3.3 Методика расчета блока оптронной развязки на основе транзисторной оптопары

Задание. Необходимо рассчитать элементы электрической схемы БОР на основе транзисторной оптопары.

Исходные данные: напряжение на нагрузке U_н ⁼ 24 В;

ток нагрузки I_н= 0,5 А.

Рисунок 3.9- Принципиальная схема БОР на основе транзисторной оптопары

3.3.1 Расчет буферного устройства

1. Выбираем транзисторную оптопару (например, АОТ 123 А,Б,В). Электрические параметры данной оптопары приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Технические характеристики оптопары АОТ 123

Uвх, В	Iвх, мА	Iвых max, мA	Uвых, В	Uocт ,В
2,0	20	10-20	30-50	0,3

Для определения коэффициента передачи тока выбранной оптопары используется график зависимости коэффициента передачи от напряжения между коллектором и эмитте­ром фототранзистора при фиксированном остаточном напряжении (Рисунок 3.10).

Рисунок 3.10-Зависимость коэффициента передачи транзисторной оптопары от напряжения между коллектором и эмиттером фототранзистора

2. Используя данные таблицы 2 или график (Рисунок 3.10) определяем вы­ходной ток фототранзистора при токе управления и напряжении коллектор-эмиттер U_кэ = Е=24В.

.

3. Определяем суммарное сопротивление резисторов R2 + R3 в коллекторной цепи фототранзистора. Полагаем Е=U_н = 24 В.

.

4. Определяем величину резисторов R2, R3 в коллекторной цепи фототранзистора. Принимаем падение напряжения на резисторе R3 (выбранная величина напряжения достаточна для насыщения транзистора VT1). Определяем величину резистора R3

Ом.

Определяем величину резистора R2

кОм.

5. Определяем мощность резисторов R2, R3:

;

.

Выбираем по ГОСТ

R2= ОМЛТ-2-1,5 k 5%

R3= ОМЛТ-0,125 - 10015%.

6. Определяем необходимый коэффициент усиления тока

.

7. Определяем минимальное значение коэффициента усиления тока одного транзистора , полагая коэффициенты усиления транзисторов в усилителе мощности одинаковыми. Поскольку в усилителе мощности используется два транзистора VT1, VT2, получаем

Принимаем для дальнейшего расчета: . Определяем реальное значение коэффициен­та усиления

8. На основании проведенного расчета выбираем транзисторы в уси­лителе мощности:

VT1- КТ 814Г; ; Uкэ = 30В; Iк = 0,5 А

VT2- КТ 819Г; ; Uкэ = 30В; Iк = 7,0 А

9. Определяем коллекторный ток транзистора VT1

.

10. Определяем суммарное сопротивление резисторов (R4+R5) в цепи коллектора транзистора VT1. При насыщении данного транзистора через резисторы R4, R5 протекает коллекторный ток фототранзистора

Ом.

11. Определяем вели­чину резисторов R4 и R5. Задаем величину падения напряжения на резисторе R5, достаточную для насыщения транзистора VT2: .

Определяем вели­чину резистора R5

Ом.

Определяем вели­чину резистора R4

Ом

12. Определяем мощность резисторов R4, R5:

Вт;

Вт.

На основании проведенного расчета мощность резистора R4 должна быть не менее 4 Вт, а мощность резистора R5 - не менее 0,5 Вт. Поэтому в качестве резистора R4 выбираем два резистора мощностью 2 Вт, соединенных параллельно. Для того чтобы расчетное значение резистора R4 = 150 Ом ос­талось прежним, соединяем параллельно два резистора величиной 300 Ом мощностью 2 Вт.

Выбираем по ГОСТ:

R4-ОМЛТ-2-300  5% (соединены параллельно);

R5-ОМЛТ-0,5-I0  5%.

13. Определяем коллекторный ток выходного транзистора VT2

А.

Полученное значение тока коллектора превышает номинальный ток обмотки управления ЭПК, что обеспечивает надежную коммутацию наг­рузки с помощью электронного ключа VT2.

В результате расчета в схеме буферного усилителя мощности в соответствии с ГОСТ выбраны следующие резисторы:

R2= ОМЛТ-2-1,5 k 5%;

R3= ОМЛТ-0,125 - 10015%;

R4-ОМЛТ-2-300  5% (соединены параллельно);

R5-ОМЛТ-0,5-I0  5%.