在PCB布局中如何高效的使用光耦合器？

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在电子产品中，嵌入式系统通常依靠光耦合器接收来自的输入信号。外部传感器或开关。在某种程度上，它们就像微控制器的闹钟。理想情况下，所有信号都准确地中继到微控制器。然而，当光耦合器未正确实现时，微控制器有时会在没有触发输入时错过输入信号或错误地检测信号。在这个PCB设计教程中，我们将讨论如何设置光耦合器以在PCB布局中取得成功。但首先，让我们自己提醒光耦合器的设计是如何工作的。

PCB设计教程：光耦合器的基本原理

光耦合器是隔离输入信号的电子元件通过光学接口。光耦合器的最基本形式包括红外LED和单个集成的光电晶体管。当电流通过时，红外LED开启，强度取决于电流的幅度。光电晶体管由LED灯激活，导致其集电极和发射极之间短路。

红外LED和光电晶体管通常由玻璃或空气隔开。这使光耦合器的电隔离度<10kV。因此，光耦合器是将嵌入式系统与源自输入信号环境的电气干扰隔离的理想选择。

除了保护嵌入式系统免受电噪声影响外，光耦合器还用于保持低电压和高电压。系统分开。例如，作为光耦合器变体的光三端双向可控硅开关元件可用于控制高AC电压器件。例如，AC电动机。这消除了可能导致微控制器及其相关组件损坏的电路故障风险。

光耦合器可以降低高压损坏的风险。

PCB设计教程：光耦合器的错误

光耦合器是一个简单的无源元件，大多数设计师遇到让光耦合器工作不是火箭科学;但是，有一些设计错误会导致使用一个或导致输入信号不稳定的目的。

1。未能分离光耦合器接地连接。

在基本光耦合器中，集成（IC）由两个接地引脚组成。一个连接到红外LED，另一个连接到光电晶体管。错误是在布线PCB时将两个接地连接在一起。根据我的工程经验，我甚至在机器中使用的电子控制器中遇到过这种情况。

使用光耦合器的主要原因是安全地分离两个电路。当外部接地连接到PCB时，电路中的任何接地噪声都可以直接耦合到敏感的板载电路。而是为外部接地引脚创建单独的信号连接，并为输入接地线分配专用连接器。

2。使用限流电阻的错误值

除了施加适当的输出电压外，光耦合器的红外LED还需要足够的电流才能正常工作。最小正向电流的值可以参考相应光耦合器的电流传输比图表。如果限流电阻在光耦合器的最小值下工作，则光电晶体管可能表现不规则。例如，来自开关的10个有效输入中，只有部分输入将被检测到。

另一方面，限流电阻的值不应太低。这是为了防止红外LED发生故障。与常规LED一样，红外LED具有不应过冲的最大正向电流。这使得选择正确的限流电阻成为确保可靠光耦合器操作的关键步骤。

顾名思义，需要足够的电流来点亮红外LED

3。选择错误的光耦合器

尽管看起来很普遍，但并非所有的光耦合器都是相同的。例如，光电三端双向可控硅用于控制交流负载，而光达 - 达林顿则适用于仅产生少量输入电流的情况。另一个考虑因素是集电极 - 发射极击穿输出电压，对于不同型号的光耦合器可能会有所不同。

但如果您只是使用光耦合器进行正常的输入隔离，那么像PC817这样的型号就可以解决问题。您还可以花更少的时间来创建足迹，因为PCB设计软件中的通用光耦合器组件可以解决问题。

说到PCB设计软件，Altium的CircuitStudio®和AltiumDesigner®非常棒开始的地方！