Нюансы оптронной развязки, борьба с её недостатками и интересный на мой взгляд костыль: как разогнать скорость копеечной опторазвязки и наполучать других бонусов. Я не силён в рекламе, поэтому на месте КДПВ будет сразу тема статьи.
Я — инженер-электронщик. Или схемотехник. Или, как это только не называют на биржах труда — электроник, железячник, hardware engineer. В общем, кую железо, и не могу не куя). Интерес к этой профессии мне уже много лет подогревает возможность в каждом проекте сделать хоть маленькое, но открытие. Я думаю, что больше половины Хабра может сказать о себе то же самое, поэтому и я тоже тут застрял.
Скорее всего каждый инженер-схемотехник рано или поздно сталкивается с необходимостью гальванической развязки сигналов. Избавиться от помех по общему проводу или питанию, не сжечь интерфейс при выравнивании потенциалов, не взбодрить пользователя фазным напряжением. Логично, что и способов развязки электрических сигналов придумали достаточно много: реле, трансформаторы, ИК, радио, оптоволокно, ну и конечно разнообразные цифровые изоляторы, клоны или не клоны знаменитых ADUMов.
Обычный транзисторный оптрон, типа PC817 или его ещё большее количество клонов — наиболее дешёвое решение для развязки. Это довольно странно с технологической точки зрения. Ведь оптрон, в отличии от большинства других микроэлектронных изделий, содержит два кристалла, а не один. На подложках для светодиодов (GaAs, InP) транзисторы делать получается дорого. А самый ходовой материал микроэлектроники — кремний — как назло, не светится. Тем не менее за счёт массовости стоимость такого изделия оказывается в районе 2 ₽.
https://electricalschool.info/electronica/2060-optopary-harakteristiki-ustroystvo-primenenie.html
Не 200, как цифровой изолятор от заслуженных мэтров микроэлектроники. И не 20, как современные китайские изделия. А всего 2 (два прописью).
Дисклеймер: [ Я сейчас говорю не про разовые сборки DIY, а про серийное изготовление. Где с ростом партии идёт борьба за каждый занюханный резистор. Для разовых изделий, конечно, стоимость разработки начинает играть значительную роль, и лучше не опускаться до нюансов дискретной схемотехники, а взять то, что лежит на поверхности, сэкономив время. Но если вдруг эта статья поможет хотя‑бы 3–4 разработчикам применить более оптимальное решение в своих 9–12 проектах, польза будет налицо. ]
Итак, не всё то — золото, что блестит. И не всё то — г.., что лежит в сторонке и не отсвечивает. Но за кажущуюся простоту приходится платить по крайней мере внимательным прочтением описаний. А вот тут, как говорил один известный персонаж, есть нюансы.
CTR — это коэффициент передачи тока. Отношение тока на транзисторном выходе оптрона к току через светодиод на входе. Разброс как минимум в 2 раза. И это не от того, что фирма SHARP их так хреново сделала, а это в принципе большой баг технологий микроэлектроники. Процессы диффузии, которые используются при изготовлении чипов, подчиняются тем же правилам, что и скорость химической реакции. Процесс ускоряется в 2–4 раза при увеличении температуры на 10°C. Диффузия идёт значительными темпами при температуре, приближающейся к плавлению кремния, а это больше 1000°C. Нагреть, точно удержать и потом охладить получается сложно. Отсюда и разброс.
На самом деле разброс параметров выходит раз так в 10, а не в 2. Просто после изготовления готовые изделия сортируются по CTR в процессе тестирования. Специально никто не делает CTR 80–160%, когда можно 300–600%. Также специально никто не делает CPU на 2 GHz, когда в соседнем цеху делают 4 GHz. Просто так получается. А что выходит за рамки — идёт обратно в переплавку. Почти чистый кремний тоже денег стоит.
Второй нюанс — уплывание параметров в зависимости от температуры. И тоже в 2 раза. Для устройств, которые работают в офисных условиях, это кажется не так актуально. Но даже они, бывает, разогреваются. А уж то, что работает, например, в автомобиле — и в Якутии, и в Дубаях должно работать без вопросов. Про самолёты и бороздящие просторы вселенной космические корабли вообще молчу — это отдельная тема.
К чему я это? Для надёжной передачи цифрового сигнала через оптрон необходимо получить надёжные полностью открытое и закрытое состояния выходного транзистора. Иначе вся вся прелесть цифрового сигнала пропадает — логические уровни сигнала перестанут быть логическими, перестанут попадать в отведённые для них рамки.
[ Я тут ещё не учёл уплывание прямого напряжения светодиода от температуры и экземпляра. При питании 5 V это не большая проблема — поставил резистор, и ограничил ток. При 3,3 V уже сказывается. А при 1,8 V — очень важно. Но это уже более глубокое погружение. ]
Итого: чтобы передать сигнал, нужен запас по CTR как минимум в 4 раза, а лучше побольше. То есть, когда светодиод светодиодит, транзистор должен быть глубоко в насыщении. Этот факт ещё пригодится в дальнейшем.
Теперь нюансы про скорость. Что нам говорит описание?
показания с электросчётчика - запас по скорости колоссальный
80 типовых kHz в аналоговом режиме — да, неплохо. Но этот режим мы не можем нормально использовать по причине разброса CTR. Ладно, смотрим, что в «цифровом» режиме. При таком разбросе задержек, наверное, длительность бита в 30 μs (33 kBit/s) скорее всего прокатит. Но тут опять появляется знакомый персонаж с нюансом...
Ic (ток коллектора)=2 mA. Нагрузка 100 Ω. Цифровые устройства у нас в основном сделаны по технологии КМОП, и логические уровни у них задаются напряжением, а не током. И господин Ом нам говорит, что на такой нагрузке сигнал будет 200 mV. А такой сигнал не увидят ни знаменитые фруктово-ягодные, ни овощные устройства. Разве что Ардуина включит свой АЦП и их всех оцифрует.
А если вспомнить про разброс CTR, то этими цифрами из описания мы вообще можем подтереться не можем воспользоваться. На кой их вообще тут пишут? Ладно, посмотрим, что в других режимах. А там вот что:
Не лучше. Чтобы получить сигнал 3 V (помним про разброс CTR), придётся поставить нагрузку 3 V / 2 mA / 4 = 6 kΩ. И уже цифра даже типовой задержки вырастает до 90 μs. А это уже не позволит нормально «гонять» данные даже на 9600 bit/s. Да, мы ещё можем поднять ток светодиода, но ведь хочется его подключить к обычному цифровому выходу. И часто каналов опторазвязки, как в ПЛК, например, может быть сильно больше одного — нарвёмся на ограничение общего тока через GPIO. И тут уже оптрон за 2 ₽ действительно превращается в кусок оптрон за 2 ₽.
Но это тоже ещё цветочки. Взгляните на предыдущую картинку повнимательнее. На графике написано условие теста Vce=2V. Не VCC. То есть, в этом тесте выходной транзистор не насыщается! Тест искусственный, и в таком режиме оптрон без танцев с бубном не годится для передачи дискретного сигнала. Так что и с этими цифрами нам придётся сделать то же, что и с предыдущими.
А вот в условиях следующего теста выходной транзистор насыщается. И логические уровни уже будут действительно логическими с точки зрения КМОП.
Да даже по картинке видно, что всё становится на свои места. Тот, кто погружался в схемотехнику биполярных транзисторов, я думаю, вспомнит про насыщение, и его главный баг — время рассасывания носителей заряда. Время отключения значительно (на десятки микросекунд) больше времени включения даже у гигагерцовых транзисторов. Я не нашёл удачную прямую ссылку про этот термин, но вот более-менее похожее объяснение процесса, если интересно.
Чтобы победить этот баг, применяли и применяют разные костыли:
ТТЛШ — автоматически закрывает транзистор, когда он близок к насыщению. Сейчас редко используется, но когда‑то это был большой прорыв в цифровой микроэлектронике
БТИЗ (IGBT) — принцип увеличения скорости похож на ТТЛШ. Маломощный полевой транзистор не даёт насытиться мощному биполярному. Жадина‑говядина такая)
ЭСЛ (ECL, PECL) — биполярный транзистор не работает в режиме насыщения, только в отсечке. До сих пор самая скоростная технология цифровых микросхем, применяется не часто, но для полноценных 40–100 Gbit/s — одно из немногих решений.
Принудительное удаление лишнего заряда из базы подачей напряжения обратной полярности. Обычно делается с помощью конденсатора, как вот тут, например
Уменьшение сопротивления нагрузки, судя по описанию, тоже позволяет отключить насыщенный транзистор быстрее. Но это лишняя потребляемая мощность во включённом состоянии. Как быть? Одна такая цепь уже хочет кушать десяток миллиампер, а что будет, если она не одна? Да ну их, проще уже цифровой изолятор поставить и не грызть мозг.
Но воспользуемся принципами КМОП — поставим комплиментарную пару оптронов. И уберём прожорливую нагрузку. Что будет? Для удобства повторю картинку со схемой.
Параметры схемы:
R1 = R2 = 470 Ω для скорости до 50 kbit/s. 220 Ω, если хочется разогнать до 100.
VD1 — B AT54J
DA1 и DA2 — оптр оны EL3H7(B)(TA)-G
VCC1 = 2,7..5,5 V, но в принципе и выше в зависимости от R1,R2
VCC2 = 1,5..80 V (да, именно такой широкий диапазон!)
Как это работает:
Когда на входе логический «0», то включён светодиод у оптрона DA1, и на выходе чёткая логическая «1». Когда на входе «1» — включён DA2, и на выходе «0». То есть схема инвертирует сигнал, но если поменять местами транзисторы, инверсии не будет.
Открытый верхний транзистор помогает быстро выключиться нижнему. И наоборот. Из-за этого достигается гораздо большая скорость работы, чем в классической схеме с нагрузочным резистором. Естественно, не бесплатно, а ценой второго оптрона за ещё 2 ₽.
Во время переключения через транзисторы успевает пройти порция сквозного тока, как и у КМОП-схем. Зато в статическом режиме, не важно 0, или 1, выход ест всего лишь микро- или нано-амперы утечки через закрытый транзистор. Когда в качестве питания изолированной части схемы приходится подтягивать какие-то фантомные источники, низкий ток питания может оказать хорошую услугу, упрощая схемотехнику.
А когда вход отключён (высокоимпедансное, Z-состояние GPIO), что будет? В левой части схемы ток потечёт по цепи R1-VD1-R2. Оба светодиода погаснут, и в правой части тоже окажется классическое высокоимпедансное состояние GPIO. Так что не зря я выложил дополнительные 2 ₽ за второй оптрон — схема даже в статике передаёт больше одного бита информации.
Итого:
Скорость достаточно высокая для копеечной схемотехники. Меньше, чем у цифровых изоляторов, конечно, зато...
Нет привязки к напряжению питания. В промышленных приборах, например, встречаются логические уровни в 24 V. Или уровни ±12 V. А выход и к 1,8-вольтовой логике подключить можно
Выход не потребляет ток в статическом режиме. Такого цифровые изоляторы не умеют
Полностью копирует GPIO — передаёт 0, 1 и высокоимпедансное состояние. Бывают случаи, когда это нужно
Если любителям или профессионалам схемотехники статья зайдёт, буду писать ещё. Читайте даташиты, и пребудет с вами сила! Всем — добра!
Комментарии (56)
Ivanii
20.07.2024 13:44У китайских клонов CTR в 1 партии сильно отличается, иногда даже за пределами документации.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+1Да, они такие шутники. Поэтому я запас по CTR делаю побольше. В последний раз мне с али вообще пришла лента, на которой все чипы по-разному маркированы. Часть EL3H7, часть EL3H4, часть вообще какой-то THP1 947. Даже нашёл, что это.
Hidden text
Работают, однако
randomsimplenumber
20.07.2024 13:44+6А что всё таки со сквозным током? Если на вход подать сигнал с неидеальными фронтами, и достаточно высокой частоты?
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+1Если на вход подать сигнал с неидеальными фронтами, и достаточно высокой частоты?
Эта схема на работает в аналоговом режиме. VD1 не даёт включить оба оптрона одновременно. Если удалить VD1, нагрузить выход и подобрать оптроны с идентичным CTR - скорее всего та самая типовая "Cut-off frequency 80 kHz" и получится.
Радиолюбители делают так, видел. Для передачи аналогового сигнала существует даже специализированный оптрон IL300. Полоса 1,4 МГц, но стоимость адская при не особо большой точности. Проще сигнал оцифровать и передать через цифровой изолятор.
sim31r
20.07.2024 13:44+1Возможно аналоговый сигнал проще и дешевле передать через дешевый оптрон используя обратную связь на другом аналогичном оптроне. То есть передали обратный сигнал в одну сторону, потом через такой же оптрон в обратную сторону, сравнили 2 сигнала и устранили ошибку обратной связью. Некоторая ошибка останется, но чем более похожи 2 оптрона, тем ниже ошибка. Тем более температура у них одинакова.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+6А что всё таки со сквозным током?
Специально не измерял. Величина сквозного тока ограничена тем самым CTR. Время протекания сквозного тока не превышает задержки.
Да и что же это я написал статью без пруфов, чисто теоретическую? Нет. Пруфы - в студию!
Это сигналы на входе (жёлтый) и выходе (голубой) в оригинальной схеме. 
То же самое, если убрать VD1. Работает даже побыстрее, но при Z на входе - сквозной ток на выходе. Хотя от сквозного тока я защитился фактически дважды
Собственно, та самая схема вживую. Схема такая-же, только без инверсии, и сигнал TXEN=0 в рабочем состоянии. Плату не покажу, ибо. NDA. Плата собрана в китае на JLCPCB.
Если прям интересно будет, отпаяю, замеряю фактический CTR подопытных.
Tomasina
20.07.2024 13:44+1Плату не покажу, ибо. NDA. Плата собрана в китае на JLCPCB.
Одно другому не противоречит?
alcotel Автор
20.07.2024 13:44Конкретно за это изделие мы не сильно боимся. Китайцы по крайней мере не выкладывают проекты в общий доступ, и тут для повторения ещё прошивка адекватная нужна. Но в принципе проблемы копирования иногда появляется, думаем в сторону обфускации.
Johan_Paul_2
20.07.2024 13:44Что это было? Вольная фантазия на тему электроники?
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+30Да, просто частный случай. Не монография с отвлечением на отвлечённые темы.
В хабах по электронике, схемотехнике, DIY, микроконтроллерам, FPGA много очень крутых авторов. И очень часто при поиске решения поисковик отправляет меня в итоге на хабр. Но кликбейтного шлака, не имеющего практической ценности, тоже стало много. Не буду показывать пальцем, Вы сами видели.
Я понял, что надо это исправлять. А путь только один - писать самому и лучше. Вот, пробую.
nehrung
20.07.2024 13:44+10Что это было?
Это - то самое, что полностью подпадает под сетование "И как же это я сам до такой элементарщины не догадался?".
Solgo
20.07.2024 13:44+6Китайские партнеры завезли микросхемы CA-IS3720, CA-IS3721, CA-IS3722. Цифровые изоляторы на любой вкус, цена от 17руб. Активно применяю, проблем не заметил.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+1Про цифровые изоляторы я в статье тоже упоминал. Ключевое слово "20" рублей как-раз. Налетай, подешевело! Поэтому да, использую в своих разработках достаточно часто.
Но, например, чтобы открыть IGBT, придётся ещё немного попотеть, ибо 12 V. И даже 2 мА гальванически изолированного питания приходится откуда-то доставать. Околонулевое потребление в статике всё же даёт возможность какое-нибудь фантомное питание нахаляву получить.
Одну и следующих статей собираюсь посвятить как-раз обзору цифровых изоляторов. Есть у них нюансы с задержкой и джиттером, например. А изоляция I2C - вообще отдельный квест. Но надо будет тоже с пруфами посидеть, осциллограммы поснимать.
Ivanii
20.07.2024 13:44+1CA-IS3721HS за 13 рублей 2 канала 100 Mbps, а силовым ключам все равно драйвер нужен и лучше специализированный.
Solgo
20.07.2024 13:44Да, я тоже сомневаюсь что предлагаемой схемой можно надёжно управлять силовыми транзисторами, только если включить - выключить нагрузку. Я бы в силовые преобразователи такое точно не стал ставить, даже в низкочастотный (20КГц), слишком цена отказа дорогая у такого дешёвого решения.
И непонятно как с температурой времянка у этой схемы поплывет.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44Я поэтому про скоростные MOSFETы даже не заикался. А для более медленных IGBT на 1-5 кГц - уже вполне нормальный пуш-пульный драйвер. И питание вполне честного драйвера 0,01 мА незазорно и из 50-герйовй сети через конденсатор получить.
jaiprakash
20.07.2024 13:44Из описания китайских микросхем так и не понял принципа работы. Уж не конденсаторный ли, как у ISOxxxx от TI?
alcotel Автор
20.07.2024 13:44Конденсаторный, но как у Silicon Labs скорее всего. У TI и AD решения существенно дороже вышли.
aamonster
20.07.2024 13:44Это ж, наверное, какое-то типовое решение?
А сразу в готовом виде сборок нету (ну или просто сборок вида N оптопар в одном корпусе)? Было б логично, чтобы гарантированно иметь одинаковые параметры транзисторов.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+1Искал давно, но не нашёл. Вот это решение в чём-то похоже, и скорее всего именно оно меня натолкнуло на пуш-пульное включение. Поэтому здесь идею и выложил. Вдруг кому понадобится.
С шагом выводов 0,1" таких полно. Те же PC827, PC847. С шагом 0,05" скорее всего тоже бывают. Но идентичность параметров производитель не гарантирует. Часто разброс даже больше, чем у одиночных.
sim31r
20.07.2024 13:44+1Зато в одном корпусе у оптронов температуры одинаковые, должно теоретически улучшать идентичность. Но конечно в теории и нужно тестировать.
Luboff_sky
20.07.2024 13:44Такую схемотехнику для "разгона" оптронов применяли оооочень давно. Советская автоматика А705-15-ххМ (до сих пор в стою))).
alcotel Автор
20.07.2024 13:44А есть, где схему подсмотреть? Максимум, что я находил - это, это, но это всё модели. Вот это совсем близко. Ещё на EE stackexchange интересные вещи находил про передачу z-состояния, но ссылка не сохранилась.
Luboff_sky
20.07.2024 13:44Схемы в "синьках" на работе - только фотографировать))) Там Z не нужно, стабилитрон отсутствует.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44Если это не сверх-секретно) оооочень интересно было бы увидеть. В "синьках" часто зафиксирован очень важный опыт наших предков. Намного важнее, чем, например, в патентах.
Нет никакого практического смысла переизобретать велосипеды и троллейбусы их хлеба. Жалко только, что не всегда открытых ресурсов хватает.
Solgo
20.07.2024 13:44+4Там диод шоттки стоит, чтобы в Z состоянии не хватало напряжения зажечь оба светодиода.
antonsosnitzkij
20.07.2024 13:44Схема кстати напоминает балансный фотоприемник, а тема разгона — Radio over Fiber
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+1Прям дежавю какое-то. Как ни странно, с "Radio over Fiber" я знаком с где-то с 2002 года.
Причём с полностью пассивной системой, когда на передающую антенну приходит только волокно, без электропитания. И в обратную сторону - снять сигнал с приёмной антенны - тоже была посильная задача.
В массы это тогда не взлетело. Но может, мы чего-то не знаем, ведь кое-кому электрически-пассивные штуки всегда были интересны.
VT100
20.07.2024 13:44+1Спасибо.
Вот такой апофеоз разгона был недавно. Например - https://habrastorage.org/r/w1560/getpro/habr/upload_files/a4b/c42/632/a4bc426322ac67ff6bead57c4def140b.png Но надо проверять, что там за модель светодиода. У него тоже есть своё быстродействие.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+1Да, это тоже видел. Здесь в ответах ссылку приводил. Логика тут есть - нагружаем оптрон так, как в спецификации указано, без насыщения транзистора, в линейном режиме, и получаем ощутимый профит. То, что до логического уровня сигнал нужно ещё и усилить - это незначительные мелочи)
Пусть даже этот апофеоз разгона - чисто модель, а не реальный кейс. И я вполне верю, что CTR на 100 МГц будет больше нуля. Но этого недостаточно, чтобы передать цифровой сигнал. Скорее всего на 50 МГц CTR будет в 2 раза больше, а на 25 МГц - в 4 раза. А 5 нулей подряд после единицы такая штука как передаст? Эквалайзер подключать?
Если чисто тактовую частоту 100 МГц передать - я вообще не буду оптрон ставить, а печатный трансформатор накручу. Одни из первых изоляторов - олдовые ADUMы от Аналоговых Девиц под капотом ведь так и работают.
VT100
20.07.2024 13:44+1Логика тут есть - нагружаем оптрон так, как в спецификации указано, без насыщения транзистора, в линейном режиме, и получаем ощутимый профит.
Я бы сказал, не столько в линейном, сколько фиксируем каскодом напряжение на фототранзисторе и попадаем в двух зайцев:
и насыщение не допускаем;
и Миллера приструняем.
Indemsys
20.07.2024 13:44+3По ходу повествования как-то забывается, что главня цель - изоляция. И вот про нюансы этой изоляции как-то не раскрыто. Создается ложное впечатление будто это идеальная изоляция. Однако если поискать по даташитам всех производителей подобных оптронов, то можно найти такие неприятные эффекты, как ограниченый CMR:
И значительный ток утечки после воздействия скачков напряжения. А ведь в пром.автоматике такие скачки норма.
Интересно что в даташите EL3H7 этот эффект не упоминается. Т.е. это даже не тестируют. Я бы не покупался за 2 рубля и брал бы то что выше предложили типа CA-IS3720Либо точнее в статье определить от чего изолируемся и зачем.
Solgo
20.07.2024 13:44+2Я конечно не спец по промавтоматике, но скорость нарастания 10kV/us это достаточно большая величина. Судя по вырезке из даташита, что вы привели тут дело не в изоляции, а в плавающей ёмкости между светодиодом и фототранзистором которая при скорости нарастания больше 10kV/us заряжается, и это приводит к открытию фототранзистора.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+1Очень ценное замечание. Если производитель не указал CMR, возможно, что оно действительно не очень хорошее. У KPS2801 в том же корпусе, кстати, тоже этот параметр отсутствует.
Есть "Floating capacitance", как выше товарищ указал. Это общая ёмкость между LED и фото-BJT, но паразитный сигнал может усилиться выходным транзистором, и х.з., что в итоге будет. Частично ситуацию спасает то, что транзисторный выход в такой схеме не висит в воздухе, а нагружен на выход своего собрата.
Либо точнее в статье определить от чего изолируемся и зачем.
Это не ШИМ-управление MOSFET-ключами - слишком медленно. В трёх случаях такое использовал:
Передача данных от мк на фазе к мк на земле. Но это не так интересно, тут обычный цифровой изолятор справился бы.
Не очень частое, примерно с частотой сети, управление мощными IGBT. Тут фантомное питание от фазы сильно помогло упростить схему.
Изолированный отладочный интерфейс RS232. Тот ещё динозавр. Питался от сигналов RS232. Получилось компактно и бесплатно, чтобы в серии этот интерфейс оставить.
Indemsys
20.07.2024 13:44+1Проблема не столько во Floating capacitance , а в поляризации. Обратите внимание насколько вырастает темновой ток и удерживается с удержанием разницы напряжений. И это данные для дорогих оптронов. У дешевых все гораздо хуже.
А еще есть деградация светодиодов.Все же на CA-IS3720 честно дают 100 kV/us и минимум в вдва раза больший срок службы.
У обычного 3-фазного частотника фронт 50 ns и коммутируемое напряжение около 540 V. Т.е. в частотниках постоянно есть фронты со скоростью 11 kV/us. И они через радиатор и корпус мотора гуляют по всем мелаллу вокруг.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44Сейчас ещё раз пробежался по описаниям разных оптронов. Нашёл ту самую картинку с измерением CMRR только у Avago и Broadcom. И вообще оказалось, что у большинства CMRR никак не специфицируется, а значит и не тестируется. Так что да, если есть быстрые фронты, нужно искать развязку внимательнее.
С крутыми фронтами и быстрым высоковольтным ШИМом я, естественно, такие тормозные оптроны не применяю. Тут бывает, что проходная ёмкость маленького питающего или сигнального трансформатора уже ощутимо гадит.
nixtonixto
20.07.2024 13:44+2Я бы не покупался за 2 рубля и брал бы то что выше предложили типа CA-IS3720
Я бы тоже не покупался на этот китайский клон ADuM1201 за 20 рублей - 2500 В он держит с трудом (тестировал), а в щите без видимых причин выгорал спустя несколько месяцев. Хотя адум, что стоял до них - работал годами и сгорел только после грозы. Конденсаторы питания есть с обоих сторон микросхемы.
sim31r
20.07.2024 13:44+2Кстати тут дифференциальное включение и такая помеха не пройдет. Откроются оба оптрона и будет сквозной ток несколько микросекунд (что можно детектировать и обработать программно, выдать предупреждение например). Импульс высокого или низкого напряжения на выход не пройдет как на картинке. При рабочей частоте до 80 кГц эффект не существенен в данном случае, можно например сгладить RC цепочкой с временем нарастания сигнала ~1 мкс. Об эффекте полезно знать, но если на плате импульсы напряжения с фронтом более 10 кВ/мкс, то сквозной ток через оптроны, скорее всего, будет наименьшая из проблем. А типовая проблема выгоревшие порты, помехи и зависания микроконтроллера.
checkpoint
20.07.2024 13:44+4Оптронную развязку для передачи низкоскоростного цифрового сигнала использую давно, по подобной же комплиментарной схеме. От Z состояния защищаюсь цепочкой буферных элементов или триггером. Защитный диод поставить не догадался. :) Автору спасибо за идею, возьму на вооружение.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+3Знал бы, что такое используют - скопировал бы, как всегда, и промолчал в тряпочку) Вот и выше комментатор тоже говорил. Но ведь не выкладывает никто. Приходится самому изобретать велосипеды и троллейбусы. Ох как товарищ Столлман прав, ох как прав)
checkpoint
20.07.2024 13:44Ну Ваша идея с диодом Шоттки граничит с гениальностью, она существенно упрощает схему.
RMS наш Апостол и мы его паства.
Tomasina
20.07.2024 13:44+2Не рассмотрен случай применения ШИМ в такой схеме. Хотя бы на базовом уровне скоростей Arduino. Как себя поведет схема? Какие пределы скоростей (допустим, используем двухрублевые оптроны)? I2C и SPI потянет? Возможны ли "залипания"?
alcotel Автор
20.07.2024 13:44Я выше добавил осциллограммы с задержками. Эти задержки похожи на типовые, а предельные скорее всего раза в 2 больше будут. Фактически UART можно надёжно разогнать до 40 кБит/с (на картинке 31,25) без танцев с бубном. А SPI соответственно в 2 раза медленнее.
ШИМ в районе 1 кГц нормально будет работать. При плохом стечении обстоятельств (значительное отличие задержек у двух оптронов) развязка может исказить длительность импульса примерно на 10 мкс. Значит при 1 кГц (1000 мкс) может набежать ошибка в 1%.
Для I2C нужен драйвер с открытым коллектором. Соответственно, фокус не проходит. На дешёвых оптронах я делал схему типа этой, например. Скорость не удавалось поднять выше 3 кБит/с.
Для I2C есть специализированные цифровые изоляторы типа ISO1540, ISO1541. Но рекомендую их описание смотреть очень внимательно, и разобраться, как под капотом они работают. Если развязок на шине не одна, или мастер на один - точно помню, что были какие-то нюансы.
engine9
20.07.2024 13:44A USB 1.1 такая схема вывезет по скорости?
Yuri0128
20.07.2024 13:44+1Вероятно что нет. Она на 50 кбит будет не так чтоб и хорошо работать (разбаланс оптопар) а на 12 Мбит - то и подавно.
alcotel Автор
20.07.2024 13:44+2Нет конечно. USB вообще крайне неудобна для изоляции. Только спец.средствами.
ivanstor
Зачем давать ссылки на сайт, который требует пароль на вход и не имеет формы для регистрации?
При том, что статья полезная.
alcotel Автор
Понял, исправлю. Первый блин комом)