新一代LED光耦電路設計，改進(jìn)老化和能耗
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圖1顯示了兩個(gè)通用的0V同步交流設計。通過(guò)光耦負載電阻的減少，開(kāi)關(guān)變得更慢更不確定，但減少了光耦的LED電流，嘗試減少隔離電路中的能量消耗。為實(shí)現更快更迅速的開(kāi)關(guān)，將不得不犧牲能量效率；然而，由于能量效率和交流電壓大小的反向關(guān)系，這個(gè)犧牲的好處是有限的。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201710/367763.htm
圖1
光耦的LED在近似全交流循環(huán)過(guò)程中處于持續發(fā)光的狀態(tài)，這就導致功耗效率低，且使光耦老化得相對較快，同時(shí)意味著(zhù)是過(guò)原點(diǎn)誤差過(guò)大且幾乎不可控。電路的靈敏度范圍依靠光耦的參數決定，圖1的設計不是一個(gè)理想方案。就效率而言，依靠光耦的電流轉換率和交流幅值，輸出應該能夠達到5到100mA。
圖2
而圖2的設計就克服了能耗過(guò)大、不確定開(kāi)關(guān)和LED老化的問(wèn)題。它非常適用于寬交流范圍的應用。與圖1的電路相比，圖2的LED只在過(guò)原點(diǎn)附近發(fā)光，且由前置充電電容接收能量，所以通過(guò)10到100的因數減少平均電流消耗。設計也提供更快、更確定和更敏銳的開(kāi)關(guān)。更甚者，通過(guò)延緩LED老化。圖1中電阻R1和R2消耗的熱功率不小于1.5W，所以在同一電路板區域中可用0.1W設備替換外部器件（圖2）。電路的主要部分由幅值檢波器D1、電容C1和Schmitt觸發(fā)器Q1/Q2組成，控制流過(guò)光耦的LED電流。D2和D3穩定Q2的基電壓，從而其集電極電流驅動(dòng)光耦。電容C1通過(guò)R1、R2和D1充電。
幾乎所有交流周期中，除了過(guò)原點(diǎn)附近，Q1為開(kāi)，Q2為關(guān)。接近過(guò)原點(diǎn)時(shí)，Schmitt觸發(fā)器Q1和Q2的狀態(tài)改變，Q2以恒定的電流卸放電容C1，因為由Q2、D2、D3、R5和R6組成的電路按I=（2&TImes;VD–VBE2）/R6穩定電流，在這里VD為D2或D3上的電壓降，VBE2為Q2的基射極電壓。
圖3
一些應用不需要Schmitt觸發(fā)器固有的磁滯性；圖3顯示了這樣的一個(gè)設計。它也顯示了怎樣處理不需要的D1最小反轉電流。然而，電路更適用于純同步和非晶閘管控制。由于LED電流的穩定性，這些設計使輸入交流電壓的范圍擴大，其有利于多標準交流供電設計；這樣設計的另一個(gè)優(yōu)勢，是能夠擁有更安全的特性。在其終端短路的情況下，光耦在隔離與非隔離側之間傳遞的電流比圖1電路中少10到100倍。光耦也有優(yōu)勢。由于低占空比，可以不損失功率而任意減少光耦負載電阻R8的值。這個(gè)減少將使過(guò)原點(diǎn)誤差降低。本文為大家介紹了一種能夠大幅改進(jìn)傳統LED光耦電路中老化與能耗問(wèn)題的電路。并對傳統LED光耦電路中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析。很顯然，在進(jìn)行LED光耦電路設計時(shí)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的方法將是人們的首選。希望在看過(guò)本文之后，各位能夠自行判斷一款LED光耦電路在能耗與老化方面的優(yōu)劣。
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