هنگام انتخاب دستگاههای ایزوله{0} opto، نرخ سیگنال یک پارامتر حیاتی است. انتخاب باید بر اساس پهنای باند سیگنال واقعی (یا نرخ باد) باشد تا اطمینان حاصل شود که پارامترهای دینامیکی-مانند نرخ انتقال، تأخیر انتشار، و زمانهای صعود/پایین{3}}با الزامات زمانبندی سیستم مطابقت دارند، در نتیجه از خطاهای ارتباطی یا اعوجاج سیگنال جلوگیری میشود.
I. تطبیق دقیق انواع دستگاه جداسازی با نرخ سیگنال
1. سیگنالهای کم-سرعت (<1 Mbps): General-Purpose Optocouplers Are Fully Capable
سناریوهای قابل اجرا: تغییر حلقههای بازخورد منبع تغذیه، ورودیهای دیجیتال PLC، درایورهای رله و جداسازی ورودی/خروجی با سرعت پایین-.
دستگاههای پیشنهادی: کوپلرهای{0} همه منظوره مانند PC817، TLP521، و EL817.
پارامترهای کلیدی:
نرخ انتقال: به طور معمول از ده ها کیلوبیت بر ثانیه تا 500 کیلوبیت بر ثانیه متغیر است.
تاخیر انتشار: مقدار معمولی 10-30 میکرو ثانیه. بنابراین، برای ارتباطات با سرعت بالا نامناسب-.
مزایا: هزینه کم، ولتاژ جداسازی بالا (تا 5 کیلوولت بر ثانیه) و ایمنی گذرا حالت مشترک قوی (CMTI > 50 کیلوولت بر ثانیه) که آنها را برای محیط های پر سر و صدا مناسب می کند.
2. سیگنالهای سرعت متوسط (1-10 مگابیت در ثانیه): کوپلرهای با سرعت بالا- مورد نیاز هستند
سناریوهای قابل اجرا:-رابط های دیجیتال ADC با سرعت بالا، ایزوله ارتباطی SPI، و فیلدباس های صنعتی.
دستگاههای پیشنهادی: کوپلرهای نوری-سرعت بالا مانند HCPL-4661، 6N137، و HCPL-2630.
پارامترهای کلیدی:
سرعت انتقال: به طور معمول 10 مگابایت در روز (مگاباد).
تاخیر انتشار: حداکثر 100 ns. زمان ظهور / سقوط هستند<25 ns.
رد حالت معمول (CMR): 15 کیلوولت بر ثانیه، ایمنی تداخل قوی را ارائه می دهد.
توجه: به مقاومتهای کششی خارجی-به بالا نیاز دارد. جریان محرک باید دقیقاً کنترل شود تا از تخریب نسبت انتقال جریان (CTR) و به خطر افتادن پایداری بلند مدت جلوگیری شود.
3. High-Speed Signals (>10 مگابیت بر ثانیه): کوپلرهای نوری دیگر مناسب نیستند. به جای آن جداسازی مغناطیسی یا خازنی را در نظر بگیرید
دلیل: کوپلرهای اپتوکوپلر به دلیل سرعت سوئیچینگ LEDهای داخلی آنها (نرخ انتشار/خاموشی نور) محدود شده اند، که پشتیبانی مطمئن سیگنال های بیش از 50 مگابیت در ثانیه را دشوار می کند. علاوه بر این، در سرعت های بالا، مصرف انرژی بالا و تغییر دما قابل توجهی را نشان می دهند. راه حل های جایگزین:
جداسازهای دیجیتال مغناطیسی (مانند TI ISO721M): از نرخ سیگنال دهی 100 تا 150 مگابیت بر ثانیه با تأخیر انتشار تنها 12 نانوثانیه پشتیبانی میکند و آنها را برای رابطهای{6}}سرعت بالا مانند SPI و I2C مناسب میکند.
جداسازهای خازنی: دارای پارامترهای انگلی کم و یکپارچگی سیگنال عالی هستند که آنها را برای سناریوهای{0}}بالا- با سرعت بالای 100 مگابیت در ثانیه ایده آل می کند.
II. جدول مقایسه انتخاب پارامترهای کلیدی
|
پارامتر |
کوپلر کم سرعت{{0} (به عنوان مثال PC817) |
کوپلر{0}سرعت بالا (مانند HCPL-4661) |
جداساز دیجیتال (به عنوان مثال، ISO721M) |
|
حداکثر نرخ داده |
~ 500 کیلوبیت بر ثانیه |
10 مگابیت بر ثانیه |
100-150 مگابیت بر ثانیه |
|
تاخیر در انتشار |
10–30 µs |
<100 ns |
12 ns (معمولی) |
|
زمان ظهور/سقوط |
>2 µs |
<25 ns |
<5 ns |
|
رایج-ایمنی گذرا حالت (CMTI) |
>50 کیلو ولت بر ثانیه |
15 کیلو ولت بر ثانیه |
>100 کیلوولت بر ثانیه |
|
طول عمر و پایداری |
در معرض تخریب CTR؛ طول عمر محدود |
مستعد پیری با سرعت بالا |
طول عمر تا 28 سال (معمولی) |
توصیه انتخاب: اگر سرعت داده سیستم از 1 مگابیت در ثانیه بیشتر شد، کوپلرهای{1}}پر سرعت را در اولویت قرار دهید. اگر بیش از 10 مگابیت در ثانیه باشد، توصیه می شود به طور مستقیم جداکننده های مغناطیسی یا خازنی را انتخاب کنید تا از تبدیل شدن اپتوکوپلر به گلوگاه سیستم جلوگیری شود.
III. توصیه هایی برای مدیریت انواع سیگنال های خاص
جداسازی سیگنال آنالوگ: اپتوکوپلرهای استاندارد نمی توانند خطی بودن را تضمین کنند. بنابراین، یک اپتوکوپلر خطی (به عنوان مثال، IL300) یا یک تقویت کننده عملیاتی ایزوله (به عنوان مثال، AMC1301) باید استفاده شود.
سیگنالهای پالس با فرکانس بالا-: باید به انحراف پالس توجه کرد. کوپلرهای نوری با سرعت بالا دارای انحراف قابل توجهی هستند که به راحتی می تواند منجر به مشکلات همگام سازی زمان در چندین کانال شود. بنابراین استفاده از ایزولاتورهای دیجیتال توصیه می شود.
انتقال از راه دور: با یک فرستنده گیرنده RS-485 ایزوله (مثلاً ISO1410) ترکیب کنید تا هم قابلیت های ایزوله و هم قابلیت رانندگی اتوبوس را یکپارچه کنید و در نتیجه ایمنی نویز را افزایش دهید.
