Exponenta Banner

Optocoupler

Поведенческая модель оптокуплера как светодиода, датчика тока и управляемого источника тока

развернуть все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape/Электрический/Полупроводники и конвертеры

  • Optocoupler block

Описание

Этот блок представляет оптокуплер, использующий модель, которая состоит из следующих компонентов:

  • Светодиод экспоненциала последовательно с датчиком тока на вход стороне

  • Управляемый источник тока на выходной стороне

Ток на выходной стороне течет от коллекторного соединения к эмиттерному соединению. Он имеет значение CTR· Id, где CTR является Current transfer ratio значения параметров и Id является диодным током.

Используйте Optocoupler блок, чтобы соединить две электрические цепи, не создавая прямого электрического соединения. Общей причиной этого является то, что две схемы работают на очень разных уровнях напряжения.

Примечание

Каждая электрическая цепь должна иметь свой собственный Electrical Reference блок.

Если выход схема является фототранзистором, типичные значения для параметра Current transfer ratio составляют от 0,1 до 0,5. Если выход этап состоит из пары Дарлингтона, значение параметров может быть намного выше этого. Значение Current transfer ratio также изменяется с током светодиода, но этот эффект не моделируется блоком Photodiode.

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

  • Емкость фотодиода и тип приводной схемы

  • Конструкция фототранзистора и связанная с ним емкость

Блок Optocoupler позволяет вам только задать емкость на светодиоде. Можно использовать параметр Junction capacitance, чтобы добавить собственную емкость через соединения коллектора и эмиттера.

Блок Optocoupler позволяет вам модели температурную зависимость базового диода. Для получения дополнительной информации см. Diode страницу с описанием.

Тепловой порт

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

Используйте тепловой порт, чтобы симулировать эффекты сгенерированного тепла и температуры устройства. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и о параметрах Thermal Port, смотрите Симуляция Термальных эффектов в Полупроводниках.

Переменные

Используйте Variables раздел блочного интерфейса, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

Допущения и ограничения

  • Сторона выхода моделируется как управляемый источник тока. Как таковой, он только правильно аппроксимирует биполярный транзистор, работающий в своей нормальной активной области. Чтобы создать более подробную модель, соедините выход Optocoupler непосредственно с основой блока NPN Bipolar Transistor и установите параметры, чтобы сохранить правильное общее значение текущего передаточного коэффициента. Если вам нужно соединить оптокуплеры последовательно, используйте этот подход, чтобы избежать недопустимой топологии двух источников тока последовательно.

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

  • Вам может потребоваться использовать ненулевое омическое сопротивление и значения емкости соединения, чтобы предотвратить числовые проблемы моделирования, но симуляция может выполняться быстрее с этими значениями, установленными на нуль.

Порты

Сохранение

расширить все

Электрический порт сопоставлен с положительным контактом диода

Электрический порт сопоставлен с отрицательным контактом диода

Электрический порт сопоставлен с контактом коллектора транзисторов

Электрический порт сопоставлен с клеммой транзисторного эмиттера

Параметры

расширить все

Главный

Ток выхода, протекающий от транзисторного коллектора к эмиттерным соединениям, равен продукта передаточного отношения тока и тока, протекающего в светодиоде.

Выберите один из следующих методов параметризации модели:

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

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

Вектор текущих значений в двух точках на диоде I-V кривой, которую блок использует для вычисления IS и N.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use I-V curve data points для параметра Diode parameterization.

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

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use I-V curve data points для параметра Diode parameterization.

Сопротивление последовательного диодного соединения.

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

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use parameters IS and N для параметра Diode parameterization.

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

Коэффициент излучения диода или коэффициент идеальности.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use parameters IS and N для параметра Diode parameterization.

Емкость соединения

Выберите одну из следующих опций для моделирования диодной емкости соединения:

  • Fixed or zero junction capacitance - Моделируйте соединительную емкость как фиксированное значение.

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

  • Use parameters CJ0, VJ, M & FC - Задайте емкость соединения с нулевым смещением, потенциал соединения, коэффициент градиента и коэффициент емкости истощения прямого смещения.

Фиксированное значение емкости соединения.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Fixed or zero junction capacitance для параметра Capacitance.

Значение емкости, расположенное параллельно экспоненциальному диоду.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Capacitance.

Потенциал соединения.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Capacitance.

Коэффициент, который количественно определяет градацию соединения.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Capacitance.

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

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use C-V curve data points для параметра Capacitance.

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

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use C-V curve data points для параметра Capacitance.

Коэффициент аппроксимации, который количественно определяет уменьшение емкости истощения при приложенном напряжении.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use C-V curve data points или Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Capacitance.

Температурная зависимость

Выберите один из следующих методов параметризации температурной зависимости:

  • None — Simulate at parameter measurement temperature - Температурная зависимость не моделируется, или модель моделируется при температуре измерения T м1 (как задано параметром Measurement temperature на вкладке Main). Это метод по умолчанию.

  • Use an I-V data point at second measurement temperature T2 - Если вы выбираете эту опцию, вы задаете вторую температуру измерения T м2, и значения тока и напряжения при этой температуре. Модель использует эти значения вместе со значениями параметров при первой температуре измерения T м1, чтобы вычислить значение энергетической погрешности.

  • Specify saturation current at second measurement temperature T2 - Если вы выбираете эту опцию, вы задаете вторую температуру измерения T м2, и текущего значения насыщения при этой температуре. Модель использует эти значения вместе со значениями параметров при первой температуре измерения T м1, чтобы вычислить значение энергетической погрешности.

  • Specify the energy gap EG - Задайте значение энергетической погрешности непосредственно.

Задайте значение I1 тока диода, когда напряжение V1 при второй температуре измерения.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use an I-V data point at second measurement temperature T2 для параметра Parameterization.

Задайте напряжение диода V1 значения, когда ток I1 при второй температуре измерения.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use an I-V data point at second measurement temperature T2 для параметра Parameterization.

Задайте значение IS тока насыщения при второй температуре измерения.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Specify saturation current at second measurement temperature T2 для параметра Parameterization.

Задайте значение второй температуры измерения.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Use an I-V data point at second measurement temperature T2 или Specify saturation current at second measurement temperature T2 для параметра Parameterization.

Выберите значение энергетической погрешности из списка предопределенных опций или задайте 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 - Если вы выбираете эту опцию, в диалоговом окне появляется параметр Energy gap, EG, позволяющий задать пользовательское значение для EG.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Specify the energy gap EG для параметра Parameterization.

Задайте пользовательское значение энергетической погрешности, EG.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Specify a custom value для параметра Energy gap parameterization.

Выберите одну из следующих опций, чтобы задать значение экспоненты текущей 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 - Если вы выбираете эту опцию, в диалоговом окне появляется параметр Saturation current temperature exponent, XTI, позволяющий задать пользовательское значение для XTI.

Задайте пользовательское значение для показателя температуры тока насыщения, XTI.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Specify a custom value для параметра Saturation current temperature exponent parameterization.

Задайте значение температуры T с, при которой устройство должно быть моделировано.

Примеры моделей

Linear Electric Actuator with Control

Линейный электрический Привод с управлением

Подробная модель реализации управляемого линейного привода. Привод состоит из двигателя постоянного тока, приводящего в действие червячную передачу, которая в свою очередь управляет ходовым винтом для осуществления линейного движения. Модель включает эффекты квантования датчика Холла-эффекта и реализацию управления в аналоговой электронике. В этой модели существует несколько подсистем вариантов, которые имеют модели на меняющихся уровнях точности.

Ссылки

[1] Г. Массобрио и П. Антогнетти. Моделирование полупроводниковых устройств с помощью SPICE. 2nd Edition, McGraw-Hill, 1993.

[2] Х. Ахмед и П. Дж. Спредбери. Аналоговая и цифровая электроника для инженеров. 2nd Edition, Cambridge University Press, 1984.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

.

См. также

| |

Введенный в R2008a

Simscape Electrical документация

Поддержка