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    光耦合器

    作者: 來(lái)源: 日期:2019-1-3 11:38:33 人氣:3 加入收藏 評論:0 標簽:

    光耦合器(optical coupler,英文縮寫(xiě)為OC)亦稱(chēng)光電隔離器,簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉換器件。它以光作為媒介把輸入端的電信號轉換為光信號,耦合到輸出端再轉換為電信號,因此稱(chēng)為光耦合器。由于光耦合器輸入、輸出間互相隔離,電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn),因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。發(fā)光器件常采用發(fā)光二極管或激光管;接收器件常用光敏二極管、光敏晶體管及光集成電路等。

    光耦合器對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用,所以,它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類(lèi)最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成:光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動(dòng)發(fā)光二極管(LED),使之發(fā)出一定波長(cháng)的光,被光探測器接收而產(chǎn)生光電流,再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。

    光耦合器

    概述

    光耦合器一般由三部分組成:光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動(dòng)發(fā)光二極管(LED),使之發(fā)出一定波長(cháng)的光,被光探測器接收而產(chǎn)生光電流,再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換,從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離,電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn),因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件,因而具有很強的共模抑制能力。所以,它在長(cháng)線(xiàn)傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號隔離的接口器件,可以大大增加計算機工作的可靠性。

    種類(lèi)

    光耦合器的種類(lèi)達數十種,主要有通用型(又分無(wú)基極引線(xiàn)和基極引線(xiàn)兩種)、達林頓型、施密特型、高速型、光集成電路、光纖維、光敏晶閘管型(又分單向晶閘管、雙向晶閘管)、光敏場(chǎng)效應管型。

    優(yōu)點(diǎn)

    信號單向傳輸,輸入端與輸出端完全實(shí)現了電氣隔離,輸出信號對輸入端無(wú)影響,抗干擾能力強,工作穩定,無(wú)觸點(diǎn),使用壽命長(cháng),傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來(lái)產(chǎn)新型器件,現已廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開(kāi)關(guān)電源中,利用線(xiàn)性光耦合器可構成光耦反饋電路,通過(guò)調節控制端電流來(lái)改變占空比,達到精密穩壓目的。

    技術(shù)參數

    光耦合器的技術(shù)參數主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)。此外,在傳輸數字信號時(shí)還需考慮上升時(shí)間、下降時(shí)間、延遲時(shí)間和存儲時(shí)間等參數。

    最重要的參數是電流放大系數傳輸比CTR(Curremt-Trrasfer Ratio)。通常用直流電流傳輸比來(lái)表示。當輸出電壓保持恒定時(shí),它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。當接收管的電流放大系數hFE為常數時(shí),它等于輸出電流IC之比,通常用百分數來(lái)表示。有公式:

    CTR=IC/ IF×100%

    采用一只光敏三極管的光耦合器,CTR的范圍大多為20%~30%(如4N35),而PC817則為80%~160%,達林頓型光耦合器(如4N30)可達100%~500%。這表明欲獲得同樣的輸出電流,后者只需較小的輸入電流。因此,CTR參數與晶體管的hFE有某種相似之處。普通光耦合器的CTR-IF特性曲線(xiàn)呈非線(xiàn)性,在IF較小時(shí)的非線(xiàn)性失真尤為嚴重,因此它不適合傳輸模擬信號。線(xiàn)性光耦合器的CTR-IF特性曲線(xiàn)具有良好的線(xiàn)性度,特別是在傳輸小信號時(shí),其交流電流傳輸比(ΔCTR=ΔIC/ΔIF)很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此,它適合傳輸模擬電壓或電流信號,能使輸出與輸入之間呈線(xiàn)性關(guān)系。這是其重要特性。在設計光耦反饋式開(kāi)關(guān)電源時(shí)必須正確選擇線(xiàn)性光耦合器的型號及參數,選取原則如下:

    (1)光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%~200%。這是因為當CTR<50%時(shí),光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF>5.0mA),才能正??刂茊纹_(kāi)關(guān)電源IC的占空比,這會(huì )增大光耦的功耗。若CTR>200%,在啟動(dòng)電路或者當負載發(fā)生突變時(shí),有可能將單片開(kāi)關(guān)電源誤觸發(fā),影響正常輸出。

    (2)推薦采用線(xiàn)性光耦合器,其特點(diǎn)是CTR值能夠在一定范圍內做線(xiàn)性調整。

    (3)由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器,目前在國內應用地十分普遍。鑒于此類(lèi)光耦合器呈現開(kāi)關(guān)特性,其線(xiàn)性度差,適宜傳輸數字信號(高、低電平),因此不推薦用在開(kāi)關(guān)電源中。

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