Дизайн печатных плат: Учебник по оптопарам для вашей компоновки ПП

Вы тоже виноваты в том, что нажимаете кнопку отложенного будильника как минимум дважды, прежде чем с тяжелым сердцем просыпаться из блаженного сна? Моя жена утверждает, что, возможно, у меня мировой рекорд по количеству нажатий на кнопку отложенного будильника, так как я делаю это даже не открывая глаз. Но бывают моменты, когда третий сигнал будильника по загадочным причинам не срабатывает, и начать свой день вовремя становится настоящей битвой.

В электронике встроенные системы часто полагаются на схемы оптопар для получения входных сигналов от внешних датчиков или переключателей. В некотором смысле они похожи на будильники для микроконтроллеров. В идеале все сигналы точно передаются микроконтроллеру. Однако, когда символ оптопар не реализован должным образом, микроконтроллер иногда может пропустить входные сигналы или ложно обнаружить сигналы, когда входные данные не активированы. В этом учебном пособии по дизайну печатных плат с оптоизоляторами мы обсудим, как настроить успешную компоновку печатной платы с оптопарой. Но для начала давайте напомним себе, как работает руководство по дизайну оптопар в этом учебном пособии по оптоизоляторам.

Учебное пособие по оптоизоляторам: Основные принципы печатной платы с оптопарой

Оптопары или оптоизоляторы - это электронные компоненты, которые изолируют входные сигналы через оптический интерфейс. Наиболее простая форма оптопары состоит из инфракрасного светодиода и фототранзистора в одной интегральной схеме. Инфракрасный светодиод включается при прохождении электрического тока, а его интенсивность зависит от амплитуды тока. Фототранзистор активируется светом светодиода, что вызывает короткое соединение между его коллектором и эмиттером.

Инфракрасный светодиод и фототранзистор часто разделяются стеклом или воздухом. Это обеспечивает электрическую изоляцию <10 кВ через печатную плату оптопары. В результате, схемы оптопар являются идеальным выбором для изоляции встроенных систем от электрических помех, исходящих из окружающей среды входного сигнала.

Помимо защиты встроенной системы от электрических помех, оптопары также используются для разделения систем низкого и высокого напряжения. Например, фототриак, который является вариацией оптопар, может использоваться для управления устройствами с высоким переменным напряжением. Например, электродвигателем переменного тока. Это исключает риск неисправностей схемы, которые могут привести к повреждению микроконтроллера и его сопутствующих компонентов для устройства.

Учебник по оптоизоляторам на печатных платах: Ошибки с оптопарами

Оптопара является простым пассивным компонентом, с которым сталкиваются многие разработчики. Заставить работать печатную плату с оптопарой не является чем-то сверхсложным; однако, есть несколько ошибок в проектировании, которые могут свести на нет цель использования оптопары или вызвать нестабильность входных сигналов.

1. Несоблюдение разделения заземляющих соединений печатной платы оптопары.

В базовой компоновке печатной платы оптопары интегральная схема (ИС) состоит из двух выводов заземления. Один подключен к инфракрасному светодиоду, а другой - к фототранзистору. Ошибка заключается в соединении обоих заземлений вместе при трассировке печатной платы. По моему инженерному опыту, я сталкивался с этим даже в электронных контроллерах, используемых в машинах.

Основная причина использования оптопары - безопасное разделение двух цепей. Когда внешнее заземление подключено к печатной плате, любые помехи заземления от схемы могут напрямую связываться с чувствительной встроенной цепью. Вместо этого создайте отдельное соединение сигнала для внешних выводов заземления и выделите специальные разъемы для входных проводов заземления.

2. Использование неправильного значения для резистора ограничения тока

Помимо применения соответствующего выходного напряжения, инфракрасный светодиод оптопары требует адекватного тока для нормальной работы. Значение минимального прямого тока на выходе можно узнать из графика Коэффициента передачи тока соответствующей оптопары. Если резистор ограничения тока работает на минимальном значении оптопары, фототранзистор может вести себя непредсказуемо. Например, из 10 допустимых входных сигналов от переключателей будет обнаружена только часть.

С другой стороны, значение ограничивающего резистора не должно быть слишком низким. Это необходимо, чтобы предотвратить выход из строя инфракрасного светодиода. Как и обычные светодиоды, инфракрасный светодиод имеет максимальный прямой ток, который не должен превышаться. Это делает выбор правильного резистора ограничения тока критически важным шагом для обеспечения надежной работы печатной платы с оптопарой.

3. Выбор неподходящей оптопары

Как бы это ни казалось общим, не все оптопары созданы одинаково. Например, опто-триак используется для управления нагрузкой переменного тока, а опто-Дарлингтон идеален для ситуаций, когда генерируется только небольшое количество входного тока. Еще одним важным аспектом является напряжение пробоя коллектор-эмиттер, которое может варьироваться для разных моделей оптопар.

Но если вы используете руководство по проектированию оптопар просто для обычной изоляции входов, модели вроде PC817 подойдут идеально. Вы также потратите меньше времени на создание посадочных мест, поскольку стандартный компонент оптопары в программном обеспечении для проектирования печатных плат сделает всю работу за вас. Когда вам нужен простой в использовании инструмент для размещения печатных плат, который включает все необходимое для создания качественных производственных плат, не ищите ничего, кроме CircuitMaker. В дополнение к простому в использовании программному обеспечению для проектирования печатных плат, все пользователи CircuitMaker имеют доступ к личному рабочему пространству на платформе Altium 365. Вы можете загружать и хранить данные своих проектов в облаке, а также легко просматривать свои проекты через веб-браузер на защищенной платформе.

Начните использовать CircuitMaker сегодня и оставайтесь на связи, чтобы узнать о новом CircuitMaker Pro от Altium.