4.3. Расчет гальванической развязки

В качестве гальванической развязки применим оптическую связь. Оптическая связь защищает предыдущие информационные каскады от высокого напряжения выходных каскадов.

С точки зрения минимизации числа элементов схемы, целесообразно в качестве гальванической развязки использовать диодно-транзисторную схему оптопары типа АОТ. Выбираем одну из типовых схем гальванической развязки, которая показана на рисунке 4.3.1.

Рисунок 4.3.1 - Схема гальванической развязки

Транзисторы оптопары (VT_1опт ,VT_2опт) должны работать в ключевом режиме, допустимый выходной ток элемента двоичной логики должен быть больше входного тока оптопары. Во избежание перегрузки элементов двоичной логики приходится включать дополнительные (буферные) каскады на транзисторах (VT1_буф, VT2 _буф).

Выбор оптопары осуществляется из условия, что допустимый выходной ток оптопары I_{вых.доп.} должен быть хотя бы в (1,1…1,2) раза больше, чем I_вх предмощного каскада:

Выбираем оптопару типа 3ОТ127А со следующими характеристиками:

Uвых, B	UБЭ, B	I вх, мА	Iвых, мА	IОПТдоп, мА
1.5	0,9	15	100	26

Задаваясь величиной напряжений (в общем случае необходимо, чтобы (коммутации), согласно уравнению (V1_опт - открыт, V2_апт - закрыт)

(4.3.1)

определяем величину сопротивления :

(4.3.2)

Выбираем резистор R_5, R₁₀ из стандартных значений величин - 800 Ом.

Находим максимальный сквозной ток из следующего уравнения (принимаем, что всеVT премощного каскада закрыты):

, (4.3.3)

тогда:

(4.3.4)

Так как I_{опт.доп} > 1,1I_ск.max , то оптопара выбрана корректно.

Зная I_вхОПТ выбирается буферный транзистор. Так как I_вхОПТ = 4,5мА, то выбираем транзистор типа КТ343А со следующими параметрами:

- максимально допустимый постоянный ток коллектора I_Кmax = 50мА;

- напряжение насыщения коллектор-эмиттер U_{КЭ нас} = 0,3 В;

- коэффициент передачи h_21Э = 30.

В качестве логики DD1 выбираем микросхему К155ЛА3 с отрицательных коллектором.

Сопротивление резистора R₃, рассчитывается по следующей формуле:

, (4.3.5)

где U_э =1 В (менее не желательно из-за возможных помех).

Выбираем ближайшее стандартное значение сопротивления R3=48 Ом.

Напряжение

Из уравнения находим, что приЕ₁ = 5В, UБ = 1,6В:

(4.3.6)

Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы ток, протекающий через делитель напряжения, был всегда больше I_б. Для точки 1 (см. рисунок 4.3.1) R₁ и R₂ – параллельное соединение. Поэтому необходимо выполнение неравенства

(4.3.7)

Для выполнения этого неравенства возьмем:

(4.3.8)

Зная ,и учитывая (4.3.7) находим сопротивление:

(4.3.9)

(4.3.10)

Выбираем ближайшие стандартный значения резисторов R₁ = 620Ом, а резистор R₂ = 300 Ом.

Так как, когда на выходе микросхемы DD1 будет логический ноль, справедливо уравнение (логика DD1 с открытым коллектором):

(4.3.11)

,

то микросхема логики DD1 выбрана верно.

Время переключения выбранной оптопары 6 + 100 = 106мkс, а период переключения мощного каскада Т=0,0002с=200мkc, по своему быстродействию оптопара выбрана верно.