光耦的延迟

最新作的一个项目，里面有一个电机高温保护的要求，原理如下：在PTC0和COM0之间接入PTC热敏电阻，正常使用时，PTC的阻值＜1K，一旦电机出现短路、堵转时，电机温度急速上升，PTC也会急速上升，PTC阻值也上升，一旦PTC阻值＞3K，光耦导通，将故障信号传送给CPU。在产品进行可靠性试验时，在70℃温箱时，该电路经常误报。

图1 ：电机高温保护原理图

光耦的基础知识

上述的问题和光耦的CTR设计余量有关，我们今天学习一下光耦的两个重要参数：CTR和延迟。

1. 理解光耦

以一个简单的图（图.1）说明光耦的工作：原边输入信号 Vin，施加到原边的发光二极管和 Ri 上产生光耦的输入电流 If，If 驱动发光二极管，使得副边的光敏三极管导通，回路VCC、RL 产生 Ic，Ic 经过 R L 产生 Vout，达到传递信号的目的。原边副边直接的驱动关联是CTR（电流传输比），要满足 Ic≤If*CTR。所以，光耦最重要的参数就是CTR，CTR可以理解为增益、放大倍数等。

光耦的延迟

上述CTR 影响到信号能不能传过去的问题，类似于直流特性。下面主要分析光耦的延时特性，即光耦能传送多快信号。涉及到两个参数：光耦导通延时tplh 和光耦关断延时tphl，以TCMT11为例：在If =2mA 时候，关断延时最大6uS，导通延时最大5uS。总的延迟=6+5=11uS，所以，改光耦不能用于大于90KHZ的开关信号。

图：光耦延迟的定义

温度对速率的影响。

上述只是常温，If =2mA 时的延迟，如下图，产品在75℃工作时，总的延迟时间约为常温的1.6倍，所以总的延时时间为：11*1.6=17.6us。

图：温度对光耦延迟的影响

IF电流对延迟的影响如下图，我们工作的电流在2mA左右，所以无影响，如果计算的IF＞6mA，则需要按照下图进行降额。

图：IF对光耦延迟的影响

IC电流对延迟的影响如下图，我们IC电流设置为0.6mA左右，所以按照最大延迟计算。

图：Ic对光耦延迟的影响

综上所述，考虑到温度、IF、IC等对延迟的影响，并且加上器件的降额30%。总的延时为11us*（1.6+0.3）=18.7us，换算成频率为＜53KHZ。