Optocoupler
Динамическая модель (или поведенческая модель) оптопары, состоящая из светодиода, датчика тока и управляемого источника тока.
Описание
Блок Optocoupler представляет собой оптопару, состоящую из следующих компонентов:
-
Экспоненциальный светодиод, последовательно соединенный с датчиком тока на входе;
-
Управляемый источник тока на выходе.
Ток на выходе течет от коллектора к эмиттеру. Он равен , где – значение коэффициента передачи по току, а – ток диода.
Используйте блок Optocoupler для сопряжения двух электрических цепей без прямой гальванической связи. Например, если две цепи работают при разных уровнях напряжения.
| Каждая электрическая цепь должна иметь свой собственный блок Electrical Reference. |
Если на выходе оптопары есть фототранзистор, значения параметра Current transfer ratio обычно составляют 0.1-0.5. Если выход оптопары представлен парой Дарлингтона (составным транзистором), значение параметра Current transfer ratio может быть гораздо выше этого. Значение Current transfer ratio может меняться в зависимости от тока светодиода, но этот эффект не моделируется в блоке Photodiode.
Некоторые производители указывают максимальную скорость передачи данных для оптопар. На практике максимальная скорость передачи данных зависит от следующих параметров:
-
Емкость фотодиода и тип цепи управления;
-
Конструкция фототранзистора и его соответствующая емкость.
В блоке Optocoupler имеется возможность задания емкости только светоизлучающего диода. Вы можете использовать параметр Junction capacitance, чтобы задать собственные данные емкости между коллектором и эмиттером.
Блок Optocoupler позволяет моделировать температурную зависимость базового диода. Подробнее см. Diode.
Тепловой порт
Вы можете включить тепловой порт для моделирования взаимного влияния тепловыделения устройства и его температуры. Чтобы учитывать или не учитывать тепловые элементы, установите для параметра Modeling option одно из следующих значений:
-
No thermal port— блок не содержит теплового порта и не учитываются тепловые эффекты в устройстве; -
Show thermal port— блок содержит тепловой порт, который позволяет моделировать тепло, выделяющееся в результате потерь проводимости. Для повышения эффективности расчетов тепловое состояние не влияет на электрическое поведение блока.
Допущения и ограничения
-
Участок цепи на выходе оптопары моделируется как управляемый источник тока. Таким образом, она лишь верно аппроксимирует биполярный транзистор, работающий в своей нормальной активной области. Чтобы создать более детальную модель, подключите выход оптопары непосредственно к базе блока биполярных транзисторов NPN и настройте параметры так, чтобы поддерживать правильное общее значение коэффициента передачи тока. Если вам необходимо подключить оптопары последовательно, используйте этот подход, чтобы избежать недопустимой топологии двух последовательно соединенных источников тока.
-
Температурная зависимость коэффициента передачи по току не моделируется. Обычно температурная зависимость этого параметра намного меньше, чем температурная зависимость вольт-амперной характеристики (ВАХ) оптического диода.
-
Для предотвращения проблем с численным моделированием может потребоваться использование ненулевых значений омического сопротивления и емкости перехода, но численный расчет может пройти быстрее, если эти значения установлены в ноль.
Порты
Ненаправленные
+ — положительный
электричество
Электрический порт, связанный с положительной клеммой.
- — отрицательный
электричество
Электрический порт, связанный с отрицательной клеммой.
C — коллектор
электричество
Электрический порт, связанный с клеммой коллектора транзистора.
E — эмиттер
электричество
Электрический порт, связанный с клеммой эмиттера транзистора.
H — тепловой порт
тепло
Тепловой ненаправленный порт.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите флажок для параметра Enable thermal port.
Параметры
Main
Enable thermal port — включение теплового порта
выключено (по умолчанию) | включено
Моделирование тепловых эффектов.
Чтобы включить моделирование тепловых эффектов, установите флажок параметра в положение включено.
Current transfer ratio — коэффициент передачи по току
0.2 (по умолчанию)
Выходной ток, протекающий от коллектора к эмиттеру транзистора, равен произведению коэффициента передачи по току на ток светодиода.
Parameterization — параметризация модели
Use I-V curve data points (по умолчанию) | Use parameters IS and N
Выберите один из следующих методов параметризации модели:
-
Use I-V curve data points— задать измеренные данные в двух точках кривой вольт-амперной характеристики диода. -
Use parameters IS and N— задать ток насыщения (IS) и коэффициент эмиссии (N).
Currents [I1 I2] — вектор значений тока в двух точках
[0.001, 0.015] A (по умолчанию) | вектор 1 на 2
Вектор значений тока в двух точках кривой вольт-амперной характеристики диода, которые блок использует для расчета тока насыщения (IS) и коэффициента эмиссии (N).
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Parameterization значение Use I-V curve data points.
Типы данных:Float64
Voltages [V1 V2] — вектор значений напряжения в двух точках
[0.9, 1.05] V (по умолчанию) | вектор 1 на 2
Вектор значений напряжения в двух точках кривой вольт-амперной характеристики диода, которые блок использует для расчета тока насыщения (IS) и коэффициента эмиссии (N).
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Parameterization значение Use I-V curve data points.
Типы данных:Float64
Ohmic resistance, RS — сопротивление диода
0.1 Ohm (по умолчанию) | скаляр
Последовательное омическое сопротивление диода.
Типы данных:Float64
Saturation current, IS — ток насыщения
1e-10 A (по умолчанию) | скаляр
Величина тока, к которой уравнение идеального диода приближается асимптотически для очень больших уровней обратного смещения.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Parameterization значение Use parameters IS and N.
Measurement temperature — температура измерения
25 degC (по умолчанию) | скаляр
Температура, при которой измерялась кривая тока насыщения (IS) или вольт-амперной характеристики диода. Значение по умолчанию – 25 degC.
Типы данных:Float64
Emission coefficient, N — коэффициент эмиссии диода
2 (по умолчанию) | скаляр
Коэффициент эмиссии диода, или коэффициент идеальности.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Parameterization значение Use parameters IS and N.
Типы данных:Float64
Junction Capacitance
Capacitance — моделирование емкости перехода диода
Fixed or zero junction capacitance (по умолчанию) | Use C-V curve data points | Use parameters CJ0, VJ, M & FC
Выберите один из следующих вариантов моделирования емкости перехода диода:
-
Fixed or zero junction capacitance— моделирование емкости перехода как фиксированного значения; -
Use C-V curve data points— задать измеренные данные в трех точках C-V кривой диода; -
Use parameters CJ0, VJ, M & FC— задать емкость перехода в нулевом смещении, контактная разность потенциалов перехода, коэффициент, учитывающий плавность перехода, и коэффициент нелинейности барьерной емкости перехода в прямом смещении.
Junction capacitance — емкость перехода
5 pF (по умолчанию) | скаляр
Фиксированное значение емкости перехода.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Capacitance значение Fixed or zero junction capacitance.
Типы данных:Float64
Zero-bias junction capacitance, CJ0 — емкость перехода при нулевом смещении
capacitance 5 pF (по умолчанию) | скаляр
Значение емкости, параллельно соединенного к экспоненциальному диоду.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Capacitance значение Use parameters CJ0, VJ, M & FC.
Типы данных:Float64
Junction potential, VJ — контактная разность потенциалов перехода
1 V (по умолчанию) | скаляр
Контактная разность потенциалов перехода.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Capacitance значение Use parameters CJ0, VJ, M & FC.
Типы данных:Float64
Grading coefficient, M — коэффициент, учитывающий плавность перехода
0.5 (по умолчанию) | скаляр
Коэффициент, количественно определяющий плавность p-n перехода.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Capacitance значение Use parameters CJ0, VJ, M & FC.
Типы данных:Float64
Reverse bias voltages [VR1 VR2 VR3] — вектор напряжений обратного смещения
[0.1, 10.0, 100.0] V (по умолчанию) | вектор 1 на 3
Вектор значений напряжения обратного смещения в трех точках кривой C-V диода, которые блок использует для вычисления CJ0, VJ и M.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Capacitance значение C-V curve data points.
Типы данных:Float64
Corresponding capacitances [C1 C2 C3] — вектор емкостей, соответствующий вектору напряжений обратного смещения
[3.5, 1.0, 0.4] pF (по умолчанию) | вектор 1 на 3
Вектор значений емкости в трех точках на кривой C-V диода, который блок использует для вычисления CJ0, VJ и M.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Capacitance значение C-V curve data points.
Типы данных:Float64
Capacitance coefficient, FC — коэффициент нелинейности барьерной емкости прямосмещенного перехода
0.5 (по умолчанию) | скаляр
Коэффициент, который количественно определяет уменьшение разрядной емкости с приложенным напряжением.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Capacitance значение C-V curve data points.
Типы данных:Float64
Temperature Dependence
Parameterization — параметризация температурной зависимости
None — Use characteristics at parameter measurement temperature (по умолчанию) | Use an I-V data point at second measurement temperature | Specify saturation current at second measurement temperature | Specify the energy gap, EG
Выберите один из следующих методов параметризации температурной зависимости:
-
None — Use characteristics at parameter measurement temperature— температурная зависимость не моделируется, или модель моделируется при температуре измерения (как указано в параметре Measurement temperature. Это метод по умолчанию). -
Use an I-V data point at second measurement temperature— при выборе этого значения задается вторая температура измерения, а также значения тока и напряжения при этой температуре. Модель использует эти значения вместе со значениями параметров при температуре первого измерения для расчета значения ширины запрещенной зоны. -
Specify saturation current at second measurement temperature— при выборе этого значения задается вторая температура измерения и значение тока насыщения при этой температуре. Модель использует эти значения вместе со значениями параметров при первой температуре измерения для расчета величины ширины запрещенной зоны. -
Specify the energy gap, EG— задать значение ширины запрещенной зоны вручную.
Current I1 at second measurement temperature — ток I1 при втором измерении температуры
0.029 A (по умолчанию) | скаляр
Укажите значение тока I1 на диоде, когда напряжение равно V1 при второй температуре измерения.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Parameterization значение Use an I-V data point at second measurement temperature.
Типы данных:Float64
Voltage V1 at second measurement temperature — напряжение V1 при втором измерении температуры
1.05 V (по умолчанию) | скаляр
Укажите значение напряжения на диоде V1, когда ток равен I1 при второй температуре измерения.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Parameterization значение Use an I-V data point at second measurement temperature.
Типы данных:Float64
Saturation current, IS, at second measurement temperature — ток насыщения, IS, температура второго измерения
1.8e-8 A (по умолчанию) | скаляр
Укажите значение тока насыщения, IS, при второй температуре измерения.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Parameterization значение Specify saturation current at second measurement temperature.
Типы данных:Float64
Second measurement temperature — температура второго измерения
125 degC (по умолчанию) | скаляр
Укажите значение для второго измерения температуры.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Parameterization значение Use an I-V data point at second measurement temperature.
Типы данных:Float64
Energy gap parameterization — параметризация ширины запрещенной зоны
Use nominal value for silicon (EG=1.11eV) (default) | 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
Выберите значение ширины запрещенной зоны из списка заданных параметров или укажите пользовательское значение:
-
Use nominal value for silicon (EG=1.11eV)— 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 выберете это значение, в диалоговом окне появится параметр Energy gap, EG, позволяющий указать пользовательское значение дляEG.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Parameterization значение Specify the energy gap, EG.
Energy gap, EG — ширина запрещенной зоны
1.11 eV (по умолчанию) | скаляр
Укажите пользовательское значение для энергетического разрыва.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Energy gap parameterization значение Specify a custom value.
Saturation current temperature exponent parameterization — параметризация температурного показателя тока насыщения
Use nominal value for pn-junction diode (XTI=3) (default) | Use nominal value for Schottky barrier diode (XTI=2) | Specify a custom value
Выберите один из следующих параметров, чтобы задать значение показателя температуры тока насыщения:
-
Use nominal value for pn-junction diode (XTI=3)— это значение используется по умолчанию; -
Use nominal value for Schottky barrier diode (XTI=2); -
Specify a custom value— если вы выберете это значение, в диалоговом окне появится параметр Saturation current temperature exponent, XTI — температурный показатель тока насыщения, позволяющий задать пользовательское значение дляXTI.
Saturation current temperature exponent, XTI — температурный показатель тока насыщения
3 (по умолчанию) | скаляр
Укажите пользовательское значение для температурного показателя тока насыщения, XTI.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Saturation current temperature exponent parameterization значение Specify a custom value.
Типы данных:Float64
Device simulation temperature — температура устройства
25 degC (по умолчанию) | скаляр
Укажите значение температуры, при которой будет моделироваться работа устройства.
Типы данных:Float64
Initial Targets
Diode current
Priority — приоритет силы тока диода
None (по умолчанию | High | Low
Приоритет силы тока диода.
Value — значение силы тока диода
0.0 A (по умолчанию) | скаляр
Значение силы тока диода.
Типы данных:Float64