Exponenta Banner
exponenta event banner

Optocoupler

Поведенческая модель оптопары как светодиод, датчик тока и управляемый источник тока

развернуть все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape/Электрические/Полупроводники и преобразователи

  • Optocoupler block

Описание

Этот блок представляет оптопару, использующую модель, состоящую из следующих компонентов:

  • Экспоненциальный светодиод последовательно с датчиком тока на входной стороне

  • Управляемый источник тока на стороне выхода

Ток выходной стороны протекает от коллекторного перехода к эмиттерному переходу. Он имеет значение CTR· Id, где CTR - значение параметра коэффициента передачи тока, а Id - ток диода.

Блок Optocopler используется для сопряжения двух электрических цепей без прямого электрического соединения. Общей причиной этого является то, что две цепи работают на очень разных уровнях напряжения.

Примечание

Каждая электрическая цепь должна иметь свой собственный опорный электрический блок.

Если выходная схема является фототранзистором, то типичные значения параметра Коэффициент переноса тока составляют от 0,1 до 0,5. Если выходной каскад состоит из пары Дарлингтона, значение параметра может быть намного выше этого. Значение коэффициента передачи тока также изменяется в зависимости от тока светодиода, но этот эффект не моделируется блоком фотодиода.

Некоторые производители предоставляют максимальную скорость передачи данных для оптопорок. На практике максимальная скорость передачи данных зависит от следующих факторов:

  • Емкость фотодиода и тип схемы возбуждения

  • Конструкция фототранзистора и связанная с ним емкость

Блок Optocoupler позволяет определять емкость только на светодиоде. Параметр Емкость соединения (Junction capacitance) можно использовать для добавления собственной емкости через коллекторные и эмиттерные соединения.

Блок Optocoupler позволяет моделировать температурную зависимость нижележащего диода. Для получения дополнительной информации см. справочную страницу диода.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы открыть тепловой порт, щелкните правой кнопкой мыши блок в модели, а затем в контекстном меню выберите Simscape > Block choices > Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и отображает параметры теплового порта.

Используйте тепловой порт для моделирования влияния генерируемого тепла и температуры устройства. Дополнительные сведения об использовании тепловых портов и о параметрах тепловых портов см. в разделе Моделирование тепловых эффектов в полупроводниках.

Переменные

Раздел «Переменные» интерфейса блока используется для установки приоритетов и начальных целевых значений для переменных блока перед моделированием. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.

Допущения и ограничения

  • Выходная сторона моделируется как управляемый источник тока. По существу, он только правильно аппроксимирует биполярный транзистор, работающий в его нормальной активной области. Чтобы создать более детальную модель, подключите выход Optocopler непосредственно к базе блока биполярного транзистора NPN и задайте параметры для поддержания правильного общего значения коэффициента передачи тока. Если необходимо соединить оптопары последовательно, используйте этот подход, чтобы избежать недопустимой топологии двух источников тока последовательно.

  • Температурная зависимость передаточного отношения прямого тока не моделируется. Обычно температурная зависимость этого параметра намного меньше, чем температурная зависимость характеристики I-V оптического диода.

  • Возможно, для предотвращения проблем с числовым моделированием потребуется использовать ненулевые значения омического сопротивления и емкости перехода, но моделирование может выполняться быстрее, если эти значения равны нулю.

Порты

Сохранение

развернуть все

Электрический консервационный порт, связанный с положительным диодным выводом

Порт экономии электроэнергии, связанный с отрицательным выводом диода

Электрический консервационный порт, связанный с клеммой коллектора транзистора

Порт экономии электроэнергии, связанный с выводом эмиттера транзистора

Параметры

развернуть все

Главный

Выходной ток, протекающий от транзисторного коллектора к эмиттерным переходам, равен произведению коэффициента передачи тока и тока, протекающего в светодиоде.

Выберите один из следующих методов параметризации модели.

  • Use I-V curve data points - Укажите измеренные данные в двух точках на кривой I-V диода.

  • Use parameters IS and N - Указать ток насыщения и коэффициент излучения.

Вектор значений тока в двух точках на кривой I-V диода, который блок использует для вычисления IS и N.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use I-V curve data points для параметра параметризации диода.

Вектор значений напряжения в двух точках на кривой I-V диода, который блок использует для вычисления IS и N.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use I-V curve data points для параметра параметризации диода.

Сопротивление подключения последовательного диода.

Величина тока, к которой идеальное диодное уравнение приближается асимптотически для очень больших уровней обратного смещения.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use parameters IS and N для параметра параметризации диода.

Температуру, при которой измеряли IS или кривую I-V. Значение по умолчанию: 25 °C.

Коэффициент диодной эмиссии или коэффициент идеальности.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use parameters IS and N для параметра параметризации диода.

Емкость соединения

Выберите одну из следующих опций для моделирования емкости диодного перехода:

  • Fixed or zero junction capacitance - моделирование емкости перехода в виде фиксированного значения.

  • Use C-V curve data points - Укажите измеренные данные в трех точках на кривой диода C-V.

  • Use parameters CJ0, VJ, M & FC - Укажите емкость перехода с нулевым смещением, потенциал перехода, коэффициент градации и коэффициент истощения прямого смещения.

Фиксированное значение емкости перехода.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Fixed or zero junction capacitance для параметра Емкость.

Значение емкости, размещенной параллельно экспоненциальному диодному члену.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Емкость.

Потенциал соединения.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Емкость.

Коэффициент, количественно определяющий градуировку соединения.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Емкость.

Вектор значений напряжения обратного смещения в трех точках на кривой диода C-V, который блок использует для вычисления CJ0, VJ и M.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use C-V curve data points для параметра Емкость.

Вектор значений емкости в трех точках на кривой диода C-V, который блок использует для вычисления CJ0, VJ и M.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use C-V curve data points для параметра Емкость.

Коэффициент подгонки, который количественно определяет уменьшение расходуемой емкости при приложенном напряжении.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use C-V curve data points или Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Емкость.

Температурная зависимость

Выберите один из следующих методов параметризации температурной зависимости:

  • None — Simulate at parameter measurement temperature - температурная зависимость не моделируется, или модель моделируется при Tm1 температуры измерения (как определено параметром Measurement temperature на вкладке Main). Это метод по умолчанию.

  • Use an I-V data point at second measurement temperature T2 - при выборе этой опции задается вторая Tm2 температуры измерения, а также значения тока и напряжения при этой температуре. Модель использует эти значения вместе со значениями параметров при первом Tm1 температуры измерения для вычисления значения энергетического зазора.

  • Specify saturation current at second measurement temperature T2 - при выборе этой опции задается вторая Tm2 температуры измерения и значение тока насыщения при этой температуре. Модель использует эти значения вместе со значениями параметров при первом Tm1 температуры измерения для вычисления значения энергетического зазора.

  • Specify the energy gap EG - укажите непосредственно значение энергетического зазора.

Укажите значение I1 тока диода при V1 напряжения при второй температуре измерения.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use an I-V data point at second measurement temperature T2 для параметра «Параметризация».

Укажите значение V1 напряжения диода при I1 тока при второй температуре измерения.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use an I-V data point at second measurement temperature T2 для параметра «Параметризация».

Укажите значение тока насыщения IS при второй температуре измерения.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Specify saturation current at second measurement temperature T2 для параметра «Параметризация».

Укажите значение для второй температуры измерения.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Use an I-V data point at second measurement temperature T2 или Specify saturation current at second measurement temperature T2 для параметра «Параметризация».

Выберите значение энергетического промежутка из списка заданных опций или укажите пользовательское значение:

  • Use nominal value for silicon (EG=1.11eV) - Это значение по умолчанию.

  • Use nominal value for 4H-SiC silicon carbide (EG=3.23eV)

  • Use nominal value for 6H-SiC silicon carbide (EG=3.00eV)

  • Use nominal value for germanium (EG=0.67eV)

  • Use nominal value for gallium arsenide (EG=1.43eV)

  • Use nominal value for selenium (EG=1.74eV)

  • Use nominal value for Schottky barrier diodes (EG=0.69eV)

  • Specify a custom value - При выборе этой опции в диалоговом окне появится параметр Энергетический промежуток, EG, позволяющий задать пользовательское значение для EG.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Specify the energy gap EG для параметра «Параметризация».

Укажите пользовательское значение для энергетического промежутка, EG.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Specify a custom value для параметра Параметризация энергетического зазора (Energy gap parameterization).

Выберите одну из следующих опций, чтобы задать текущее значение степени температуры насыщения:

  • Use nominal value for pn-junction diode (XTI=3) - Это значение по умолчанию.

  • Use nominal value for Schottky barrier diode (XTI=2)

  • Specify a custom value - При выборе этой опции в диалоговом окне появится параметр XTI «Степень текущей температуры насыщения», позволяющий задать пользовательское значение XTI.

Укажите пользовательское значение для степени текущей температуры насыщения XTI.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Specify a custom value для параметра параметризации степени текущей температуры насыщения.

Укажите значение температуры Ts, при которой будет моделироваться устройство.

Примеры модели

Linear Electric Actuator with Control

Линейный электрический привод с управлением

Детальная модель реализации управляемого линейного привода. Исполнительный механизм состоит из электродвигателя постоянного тока, приводящего в движение червячную передачу, которая, в свою очередь, приводит в движение ходовой винт для осуществления линейного движения. Модель включает в себя эффекты квантования датчика Холла и реализацию управления в аналоговой электронике. В этой модели существует несколько различных подсистем, которые имеют модели с различными уровнями точности.

Ссылки

[1] Г. Массобрио и П. Антогнетти. Моделирование полупроводниковых приборов с помощью SPICE. 2-е издание, McGraw-Hill, 1993.

[2] Х. Ахмед и П. Дж. Спредбери. Аналоговая и цифровая электроника для инженеров. 2-е издание, издательство Кембриджского университета, 1984 год.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

.

См. также

| |

Представлен в R2008a

Документация Simscape Electrical

Поддержка