运算放大器的原理/MOSFET工作原理/三极管工作原理/光耦工作原理

参考下面了解运算放大器的基本原理
https://blog.csdn.net/cyousui/article/details/82936155?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522164862977116782089379756%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=164862977116782089379756&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_alltop_positive~default-1-82936155.142^v5pc_search_result_control_group,143^v6control&utm_term=%E8%BF%90%E7%AE%97%E6%94%BE%E5%A4%A7%E5%99%A8&spm=1018.2226.3001.4187
参考下面了解MOSFET的基本原理
https://blog.csdn.net/u012351051/article/details/64124591?ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_term=mosfet&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allsobaiduweb~default-4-64124591.nonecase&spm=1018.2226.3001.4187
下图中的设计方案是项目中用到的。在项目中主要起到了一个开关的作用。

以AO3401A为例，我们查询datasheet，栅极和源极之间的压VGS差要小于等于12V，门极阈值电压要不小于0.9V。

参考下面了解三极管原理，这里讲到三极管选型的思路，值得借鉴学习！
https://blog.csdn.net/qq_42992084/article/details/99172543
项目中用的是下图这种处理思路。

光耦电路学习，下面参考中给出了耦合器件datasheet中需要关注的点，以及怎么选择对应的电阻
https://blog.csdn.net/qq_41854650/article/details/121509802?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522164877759316782089362154%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=164877759316782089362154&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allfirst_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-8-121509802.142^v5pc_search_result_control_group,143^v6control&utm_term=tlp281%E5%85%89%E8%80%A6%E7%94%B5%E8%B7%AF&spm=1018.2226.3001.4187
下面是对光耦芯片datasheet需要关注的点的描述
https://blog.csdn.net/qq_35765041/article/details/118073228?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522164878226316780366557020%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=164878226316780366557020&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allfirst_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-1-118073228.142^v5pc_search_result_control_group&utm_term=%E5%85%89%E8%80%A6%E8%8A%AF%E7%89%87%E5%9E%8B%E5%8F%B7%E6%80%8E%E4%B9%88%E7%9C%8B&spm=1018.2226.3001.4187

当我们选择光耦时我们在选择什么？本文通过ON公司的HCPL2630的手册为例，给大家来交流一下光耦的基本知识。

1. 简介

光耦（Opticalcoupler/ Optocoupler/ OCEP），也称为光电耦合器、光电隔离器。它的工作原理是通过光为媒介传输电信号，以此来实现不同电域信号的发送与接受。通常光耦中包含发光器（红外二极管LED）和受光器（光敏电阻、光敏半导体）。光耦有着很强的抗干扰能力（共模干扰）、使用寿命长、没有电接触点。通过输入输出的电气绝缘实现单向传输信号的特点使得光耦广泛应用于对外接口电路、隔离通信等应用中。

2. 主要参数

光耦的主要参数有绝缘耐压参数、共模抑制参数、电性能参数和时序参数。

（a）绝缘耐压参数

绝缘耐压是指光耦保护相关电路以及保护自身免受高压物理损害的能力。该能力主要由输入输出间的隔离材料以及封装方式决定。光耦的这一参数数值一般都超过上千伏。

（b）共模抑制（CMR）参数

共模抑制CMR的物理意义为每微秒（us）能容忍的最大共模噪声。CMR数值的大小表示防噪声能力的大小。

（c）电性能参数

输入输出的Imax，Vmax，Vmin，Voh，Vol，正常工作的电流，Pmax，静态消耗电流等。

（d）时序参数

输出为高/低的传播延时，死区时间的减小可以增加控制精度和效率等。

3. HCPL2630的主要参数（举例）

（a）隔离特性

包括输入-输出端漏电流大小（1uA）、绝缘耐压值（≥2500V）、输入输出间的阻抗（10TΩ）、输入输出间容抗（0.6pF）

（b）共模抑制参数（CMR）

（c）电性能参数

可以通过搜索关键词 “Absolute” 来定位器件的最大电气容限、通过搜索关键词 “Recommended” 来定位器件最佳工作状态的主要电气特性、通过搜索关键词 “Electrical” 来定位器件具体的各细项电气指标，其它元器件的电气性能参数也类似。

（d）时序参数

输出为高/低时的传输延迟（典型值45ns）；由于输出为高电平和低电平时的延时不一定相同，由此造成的失真称为脉宽失真（典型值3ns）；输出由低到高的瞬态响应时间（典型值50ns）、由高到低的瞬态响应时间（典型值12ns）。

最后我们再看一副完成的时序图，

下面这个了解给出了TLP281光耦芯片电路的设计思路。 [https://www.cnblogs.com/Myron117/p/14977332.html](https://www.cnblogs.com/Myron117/p/14977332.html)

　　光耦具备光电隔离的作用，在很多产品应用中都使用到了光耦，下面简要介绍个人对TLP281光耦的一些应用电路。

　　TLP281主要技术参数如下表所示。

1.GPIO电平与输出电平正向设计

　　电路设计如下图所示，VCC为需要输出电压的电源；Out为输出电压，其电压由R1和R2进行分压调节；光耦由3.3V系统GPIO控制，并由NPN三极管S8050进行驱动。需注意R1电阻通过的电流，选择的电阻功率应满足使用需求，同时需注意光耦可输出的最大电流为50mA。

　　不建议使用的电路1：如下图所示，将R3电阻放在三极管的发射极。GPIO给高电平时，三极管打开，LDE导通之后，R3上的电压将被太高至2.6V左右，这时Vbe将不在是3.3V，三极管无法正常工作，从而控制异常。

　不建议使用的电路2：如下图所示，光耦LED直接由GPIO驱动控制，这种方式将使得LED的电流全由控制芯片提供，这将使得芯片功耗加大，发热严重。同时GPIO可输出的电流较小，可能导致驱动不了光耦LED进行工作。

2.GPIO电平与输出电平反向设计

　　电路设计如下图所示，VCC为需要输出电压的电源；Out为输出电压，其电压由R1和R2进行分压调节；光耦由3.3V系统GPIO控制，此时不需要三极管进行驱动。需注意R1电阻通过的电流，选择的电阻功率应满足使用需求，同时需注意光耦可输出的最大电流为50mA。

3.电平输入与GPIO电平正向设计

　　电路设计如下图所示，信号输入为系统外部电压信号，R2为VCC_3V3限流，R3为GPIO限流。 R1的值需根据输入信号的电压值进行调节，以满足光耦LDE的控制，同时调节R2对GPIO的上升沿和下降沿时间进行调节。

4.电平输入与GPIO电平反向设计

　电路设计如下图所示，信号输入为系统外部电压信号，R3为GPIO限流。 R1的值需根据输入信号的电压值进行调节，以满足光耦LDE的控制，同时调节R3对GPIO的上升沿和下降沿时间进行调节，注意此处R2小电阻不可省略。

5.PWM信号隔离输入设计

如下图所示为PWM隔离输入控制系统的应用电路，其中VCC_IN为外部电源，PWM_IN为外部PWM信号，GND_IN为外部地，R3为VCC_3V3限流，R4为GPIO限流。此电路可在GPIO处加小电容进行适当的滤波，如果发现波形上升沿太长可去除滤波电容。

以上是本人使用过的光耦相关的电路，经过实测的应用电路。以上的应用框架其实基本都是这样的了，主要还是需要根据实际应用需求去调节电阻和电容值，以达到实际的需求。以上如有不对的地方也请各位大佬指出，我也好多学习学习，一起进步，谢谢！