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1U1和1Q1导通与截止状态下的电压变化及线圈电压分析

 2025年04月08日  阅读 19

摘要:光耦驱动继电器电路图(一)注:1U1的1脚能够连接12V,同时也能够连接5V。1U1处于导通状态,1Q1也处于导通状态。此时1Q1的3脚电压为0V,线圈两端的电压是11.7V。U1-1脚不接或者接地时,U1不通,Q1截止,...

光耦驱动继电器电路图(一)

注:

1U1 的 1 脚能够连接 12V,同时也能够连接 5V。1U1 处于导通状态,1Q1 也处于导通状态。此时 1Q1 的 3 脚电压为 0V,线圈两端的电压是 11.7V。

U1-1 脚不接或者接地时,U1 不通,Q1 截止,Q1-3 的电压为 11.9V,同时线圈两端的电压是 0V。

注:

输出高低电平,通过某种方式进行连接。此时高电平状态下,1U4 处于不通状态,1Q7 也处于不通状态。并且 UCE 的电压为 12V,1Q7 - 3 的电压为 12V,而线圈两端的电压是 0V。

低电平时,1U4处于导通状态,此时 U43 为 1V,U3 为 11V,UCE 为 0V,1Q1 - 3 为 0V,线圈两端的电压是 11.7V。这两张图呈现的是低电平使能的情况。

这两种情况适用于 CPU 初始化时,此时 GPIO 口为高电平。若不是这种情况,初始化就会导致误动作。

输出高低电平,通过“”连接。此时 1U4 不通,1Q7 也不通,UCE 为 12V,1Q7 - 3 为 12V,而线圈两端的电压是 0V。

光耦的工作原理_光耦原理_光耦的作用及工作原理

高电平时,1U4 导通,此时 U43 为 1V,U3 为 11V,UCE 为 0V,1Q1 - 3 为 0V,线圈两端的电压是 11.7V。此图呈现的是高电平使能的情况。继电器的常闭触点与负载相连接。

第 2 图中的 1R16 换成 510 欧,1R7 换成 1K;第 3 图中的 1R16 换成 510 欧,1R7 换成 1K。否则会在上电瞬间出现高电平干扰。特别是第 3 图,高电平会使能。

光耦驱动继电器电路图(二)

继电器开关模块由 -4 、SRD - 以及三极管组成。微控制器输出的信号会经过三极管构成的开关电路,然后被送往 -4 光耦芯片,接着通过达林顿管的放大作用,以此来驱动 SRD - 12DC 继电器,从而达到控制空调各种开关的目的。继电器开关控制模块与微控制器的电路连接图如图 3 所示。

光耦驱动继电器电路图(三)

24V继电器的驱动电路

说明:VCC是5V。

继电器串联RC电路:

这种形式主要被应用在继电器的额定工作电压比电源电压低的电路里。电路闭合时,继电器线圈因自感现象会生成电动势,这个电动势会阻碍线圈中电流的增大,进而使吸合时间被延长。而串联上 RC 电路之后,就能够缩短吸合时间。原理在于电路闭合的那一刹那,电容 C 两端的电压无法突然发生改变,此时可将其视为短路状态。如此一来,便能把比继电器线圈额定工作电压更高的电源电压加至线圈上,进而加快了线圈中电流增大的速率,促使继电器快速吸合。当电源稳定下来后,电容 C 便不再发挥作用,而电阻 R 则起到了限流的作用。

基极和发射极的电阻有其特定作用。在没有正向偏置电压时,能确保基极电压为零,以此防止三极管因受外部干扰而误导通,这主要是为了保证可靠性。至于具体的阻值大小并非绝对,10K 或者 100K 都可以,它们只是起到下拉作用,且电流非常小。此继电器驱动电路已通过验证,其开和关状态良好。在实际应用中,最好将 5V、24V 两组直流电源的地分开,然后配合光藕,以实现真正的隔离效果。

光耦的作用及工作原理_光耦的工作原理_光耦原理

光耦驱动继电器电路图(四)

用光耦驱动继电器电路

光耦驱动继电器电路图(五)

用光电耦合器用隔离驱动电路

微机的接口电路中,要实现主机与外设的隔离,通常有以下两种方式。其一,使用继电器来实现隔离;其二,使用光电耦合器来实现隔离。

采用电池的功耗产品,需要优先考虑电池的电能消耗。附图的电路使用光电耦合器进行隔离,这样电池的消耗电流能够低至 50μA 以下,然而驱动器提供的电流大于 1A。

此电路对元件的要求较高。其中,光电耦合器 U1 必须采用型号为-4 的正品元件。在实验过程中,我们尝试了十多种光电耦合器,只有此型号的光电耦合器,在输入电流为 50μA 时,电路能够工作。而其他光电耦合器的驱动电流都需要几百微安以上。

Q1 的耐压能依据两管工作输入电压的大小来确定。若输入电压大于 220V,就需要用到耐压高于 400V 的三极管以及可控硅。Q2 的耐压也可根据两管工作输入电压的大小而定。若输入电压大于 220V,就需要用到耐压高于 400V 的三极管以及可控硅。

另外,Q1 要求穿透电流要小,而对功率没有要求。Q2 要求触发电流需小于 15mA,不然可能会有负半周削波的现象出现。

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