光耦(光电耦合器)在电路设计里是个"万金油"角色,只要涉及隔离、电平转换、抗干扰的场景,几乎都能看到它的身影。但光耦的型号真的太多了,从基础的线性光耦到高速数字光耦,从单通道到多通道,选起来头都大。今天就聊聊常用光耦的型号和选型要点。
最常用的基础光耦非 PC817 莫属了,便宜好用,5毛钱左右一个,5个通道(PC817A到PC817E)对应不同的电流传输比。它的主要参数是输入电流 10mA,输出耐压 35V,隔离电压 5000V,适合低速数字信号隔离和简单的开关控制。跟它类似的还有 LTV-817、EL817,参数几乎一样,可以直接替换。
如果需要更高的隔离电压和更好的性能,可以考虑 TLP521 和 TLP291 系列。TLP521 的隔离电压达到 5000V,电流传输比范围宽,适合工业级应用。TLP291 是四通道光耦,一个芯片里集成了4个光耦,在需要多通道隔离的电路里能节省不少板子面积。
高速光耦常用的有 6N137 和 HCPL-2630 系列。6N137 支持 10Mbps 的传输速率,隔离电压 2500V,适合高速数字信号隔离,比如 SPI、UART 通信的隔离。HCPL-2630 是更高速度的版本,能到 50Mbps 以上,在工业总线通信里用得多。不过高速光耦的价格贵不少,一个要几块钱。
线性光耦跟数字光耦不太一样,主要用来隔离模拟信号。常用的型号是 TLP521 的线性版本,还有专门的线性光耦比如 ADUM7701,它能精确地传输模拟电压信号,非线性误差很小。线性光耦在模拟量采集隔离、音频信号隔离这些场景里是刚需,但选型时要注意线性度和温度系数。
选型时还有几个实用建议。首先根据信号类型定光耦类型,数字信号用数字光耦,模拟信号用线性光耦。然后看通道数,一个光耦里有几个通道就选几通道的型号,别浪费。再就是注意封装,直插的适合手工焊接,贴片的适合批量生产。最后看看工作温度范围,工业级要选 -40°C 到 +85°C 的型号。
实际工程中光耦的外围电路也值得注意。输入端要串联限流电阻,根据输入电压和光耦的正向压降来计算阻值。输出端要接上拉电阻,阻值根据输出电流和供电电压来定。光耦的输入和输出两边的电源必须隔离,不能共地,不然就失去了隔离的意义。