EL817光耦一般用于開(kāi)關(guān)電路
光電耦合組件是以光作為媒介來(lái)傳輸信號(hào)的一種組件，主要功能是讓輸入及輸出電路之間，可以通過(guò)隔離的方式傳送電信號(hào)，光電耦合組件(英語(yǔ)：Optical coupler，或英語(yǔ)：Photocoupler)，亦稱(chēng)光耦合器、光隔離器以及光電隔離器，簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。在兩個(gè)不共地的電路之間傳送信號(hào)，即使兩電路之間有高壓也不會(huì)互相影響，提高其抗干擾能力和可靠度及穩(wěn)定性，可用于開(kāi)關(guān)設(shè)備，或用在兩個(gè)需要隔離裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸。
1. 光耦EL817電氣特性
1.1 電流傳輸比(Current Transfer Ratio , CTR)
電流傳輸比(CTR)的定義為輸出電流和輸入電流的比值Ic/If的百分比，主要用來(lái)評(píng)估負(fù)載電阻值的選用，量測(cè)方式如圖 1 所示。
1.2 電壓準(zhǔn)位
在數(shù)字邏輯中，可以用 0 或 1 來(lái)表示所有的訊號(hào)，????H和?????? 在提供接收端 1 和 0 的電壓值，??IH和??IL 則在限制接收端判斷 1 和 0 的下限和上限電壓值，如圖 2 所示。
1.3 飽和電壓VCE(set)
一般光耦的輸出級(jí)為 Photo transistor，作為開(kāi)關(guān)應(yīng)用時(shí)，必須設(shè)計(jì)在飽和或截止區(qū)工作，當(dāng)進(jìn)入飽和區(qū)后，??CE 兩端的電壓稱(chēng)為飽和電壓(??CE(set) )，如圖 3 所示，在規(guī)格書(shū)中可以找到(??CE(set)) )測(cè)試參數(shù)
2.光耦EL817輸入端控制方式
2.1 GPIO(General-purpose input/output)控制
如圖４所示，以 GPIO 控制輸入端，GPIO 和 Vin 需為相同電壓才能關(guān)閉。計(jì)算公式如下。
??F = (?????? −??F )/ ??????; ?????? = (?????? −??F )/ IF
2.2 晶體管(BJT, bipolar junction transistor)驅(qū)動(dòng)
如圖５所示，以 GPIO 控制 NPN 晶體管開(kāi)啟或關(guān)閉，晶體管為電流控制組件，因此需要串接 RB 電阻控制IB 電流，以確保晶體管在截止和飽和區(qū)工作，計(jì)算公式如下。
?? F = (?????? −??F −??CE )/?????? ; ?????? = (?????? −??F −??CE)/ IF
2.3 MOSFET(metal–oxide–semiconductor field-effect transistor)驅(qū)動(dòng)
如圖６所示，以 GPIO 控制 N-MOS 開(kāi)啟或關(guān)閉，MOSFET 為電壓控制組件，一般會(huì)使用兩電阻分壓RG/(R1+RG)來(lái)控制 VGS 電壓，當(dāng) VGS>Vth 時(shí)，即可開(kāi)啟 N-MOS，當(dāng)達(dá)到(VDS>VGS-Vth)條件時(shí)，則會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)，以達(dá)到飽和開(kāi)關(guān)功能，計(jì)算公式如下。
??F = (?????? −??F−??D?? ) /??????; ?????? = (?????? −??F −??D?? )/IF
3.如何有效的設(shè)計(jì)EL817控制電路
一般光耦選型時(shí)，其基本電性最重要的是 CTR，它影響著實(shí)際量產(chǎn)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生的誤差，圖 7 為 EL817 的分 bin 表，此 CTR 的 Min.和 Max.范圍是以 IF=5mA、VCE=5V 條件下測(cè)得，當(dāng)實(shí)際電路所采用的條件不同時(shí)，其 CTR 范圍也會(huì)跟著變動(dòng)，因此應(yīng)先行評(píng)估在產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)的實(shí)際 CTR 范圍。
如圖８左圖所示，此 IF 電流設(shè)計(jì)大約 2mA，選擇 EL817C 作為隔離組件，其 CTR 范圍為200~400%，可利用圖８右圖的 CTR 曲線(xiàn)來(lái)評(píng)估 IF≒2mA 以及溫度上升至 80℃時(shí)，電路是否還正常工作。
EL817C 在 IF=5mA 時(shí)，CTR%=200~400%，當(dāng) IF 下降至 2mA 時(shí)，其 CTR%=(200~400%)*0.75=150~300%，在 80℃時(shí) CTR%＝(200~400%)*0.48=96%~192%。下面依照所計(jì)算后的CTR%，計(jì)算出適合的 RL 值。
當(dāng) IF=2mA, Ta=25℃時(shí)，Ic=2mＡ*(150~300%)=3~6mＡ，取最小值 3mA, RL=(5-0.2)/3=1.6KΩ。
當(dāng) IF=2mA, Ta=80℃時(shí)，Ic=2mA*(96~192%)=1.92~3.84mA，取最小值 1.92mA, RL=(5-0.2)/1.92=2.5KΩ。
計(jì)算出來(lái)的 RL 值，建議再乘上 1.5 倍左右，以延長(zhǎng)光耦光衰后的使用壽命。
如圖 9 所示，取一顆 CTR=192% @IF=5mA 規(guī)格的樣品做實(shí)際測(cè)試，調(diào)整可變電阻(VR)將電流調(diào)整至 IF=2mA; Baud rate=4800bps; RL=1K, 2.2K, 3.3KΩ，觀察輸出波形。如圖 10所示，當(dāng) RL=1KΩ時(shí)，Vce 電壓約 2.5V，一般常見(jiàn)的邏輯０電壓在 0.8V 以下，因此無(wú)法滿(mǎn)足邏輯０的電壓要求，當(dāng) RL=2.2K 和 3.3KΩ時(shí)，Vce 電壓已小于 0.8V，雖然此兩個(gè)電阻都適用，但此測(cè)試環(huán)境是在 Ta=25℃進(jìn)行，如溫度上升時(shí)，將使得 RL=2.2kΩ的電路因 CTR 下降而使得 Vce 電壓上升，因此在設(shè)計(jì)初期應(yīng)將 CTR 下限和溫度以及壽命衰減一并考慮進(jìn)去，以避免在大量生產(chǎn)或消費(fèi)者使用一段時(shí)間后才發(fā)現(xiàn)異常。