光耦合器的作用及其电路1
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光耦电路详解
光耦电路也称为光隔离器、光耦合器或光电耦合器,是一种将发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内的电子元件。
它的发光源通常为发光二极管,而受光器则可以是光敏二极管、光敏三极管等。
以下是关于光耦电路的一些详解:
1. 隔离作用:在电路中,尤其是低电压或高噪声敏感电路中,光耦电路用于隔离电路以防止电气碰撞机会或排除不需要的噪声。
它的内部结构使得发光源和受光器之间的空间被透明的非导电材料隔离,这样,两个独立的电路就可以通过光耦电路进行控制。
2. 工作原理:当给发光源(如LED)供电时,它会发出红外光,这束光照射到受光器(如光电晶体管)的基极上。
被激活的受光器会控制与其相连的输出电路。
这就是光耦电路如何将电信号转换为光信号,然后再转换回电信号的过程。
3. 信号放大:光电耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。
输入的电信号驱动发光源,使之发光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。
4. 良好的电绝缘能力和抗干扰能力:由于光耦电路的输入输出间互相隔离,因此它具有良好的电绝缘能力和抗干
扰能力。
此外,由于光耦电路的输入端属于电流型工作的低阻元件,它具有很强的共模抑制能力。
所以,它在长线传输资讯中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。
光耦合器在开关电源中的作用
光耦合器在开关电源中的作用主要是隔离、提供反馈信号和开关。
1. 隔离作用:光耦合器能很好地隔离输入信号和输出信号,使其不受彼此的干扰。
在单片开关电源中,应用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,以实现精密稳压。
2. 提供反馈信号:光耦合器在开关电源中还可以为各种电路提供反馈信号。
当输出电压低于齐纳管电压时,光耦会打开,增加占空比以增加输出电压;反之,当输出电压过高时,光耦会关闭,降低占空比,导致输出电压下降。
3. 开关作用:在开关电源电路中,光耦的电源由高频变压器的二次电压提供。
当高频变压器二次负载过载或开关电路故障时,没有光耦电源,光耦控制开关电路不振动,以保护开关管不被烧毁。
此外,光耦合器还具有单向传输、抗干扰能力强、工作稳定、无触点、应用寿命长和传输效率高等优点。
光耦的作用及工作原理
光耦,又称光耦合器,是一种用于将电信号从一个线路转移到另一个线路的电子元器件。
光耦以光束来传输流动型电路中的信号,以保证电路中的电子单元不会受到磁干扰或
电磁干扰的影响,并可以提高电子电路的可靠性和精确度。
光耦的工作原理是,一个发送型部件将光信号转换成电信号发出,另一个接收型部件
将发出的电信号转换成光信号接收。
两个部分之间不会直接接触,而是由发送型部件向接
收型部件发出光信号,由接收型部件向发送型部件发出电信号,从而实现连接。
当电子电
路接收到光信号时,电子电路内的电路状态将会发生变化,从而控制完成输出参数的改变,这就是光耦的作用,也是光耦的工作原理。
光耦的功能特性很强,其中最重要的体现就是具有反向电容效应,即当接收型部件收
到光信号时立即就会做出反应。
其反应速度可以达到每秒100万次以上,而且噪声率非常低,故而可以用于高频及高压环境下的电路应用,减少电路内电压变化和静电放电所带来
的影响。
通过使用光耦,电子设备可以以实现低噪声和高精确度的运行,能够更有效地到达设
定的值,在电子产品研发设计中有着重要意义。
此外,光信号可以抗干扰能力强,且能够
较好地避免电路内外传输和辐射等问题,也可以有效地减少EMC抗干扰电路的设计难度和
设计实验时间。
因此,光耦在电路设计不仅可以提高系统的可靠性,而且可以让电子电路
运行更加稳定,简化电路连接。
光电耦合器作用和原理光电耦合器(Optocoupler)是一种光学器件,具有隔离性、放大性、线性性、稳定性等特点,广泛应用于电子电路中。
它主要由光发射器、光接收器、隔离层和输出级组成。
光电耦合器的作用是将输入信号转换成光脉冲信号,并通过隔离层隔离与输出№级,同时光脉冲信号被接收器转换为输出信号,从而实现输入输出信号的隔离和传输。
光电耦合器可以起到电气隔离和信号转换的作用,为电子电路提供安全可靠的保护。
同时,光电耦合器还可以提高电路的抗干扰能力和共模抑制比。
光电耦合器的原理是光电效应。
当有光照射到半导体材料上时,根据光电效应,半导体中一部分电子被激发,从而电子从价带跃迁至导带,形成空穴和电子对,从而产生光生载流子。
当半导体中有足够的轻子和空穴,光生载流子迅速扩散和漂移,并在光电接收器结构内的pn结区域结合产生电流。
光电接收器的输出信号与输入光发射器的输入信号一致。
光电耦合器的使用步骤如下:1.根据电路的需求选择合适的光电耦合器,包括光电器件类型、隔离电压等参数。
2.接线时应注意输入端和输出端的电极连接,一般采用直插式或SOP引脚式连接。
3.在电路中正确接入光电耦合器,将输入端连接到输入信号源,输出端连接到需要控制的电路中。
4.在电路通电前,应先检查光电器件的极性和隔离性能是否正确,以免引起损坏。
5.对于高频信号输入,需注意进行匹配和阻抗调节,以保证输入和输出信号传输的准确和稳定。
总之,光电耦合器是一种重要的光学器件,在现代电子电路中广泛应用。
它通过光电效应将输入电信号转换为光信号,隔离并放大信号,提高电路的抗干扰能力和共模抑制比,保证了电路的稳定性和可靠性。
同时,使用光电耦合器还可以避免电路中的接地问题和供电噪音问题。
光耦常见电路
光耦合器(光耦)是一种常用的电子元件,用于电气信号和光信号之间的隔离和传递。
它由光发射器和光接收器组成,通过光信号的发射和接收,实现输入和输出电路之间的电气隔离。
以下是几种常见的光耦合器电路:
1.光电晶体管(Phototransistor)电路:该电路将光发射器
与晶体管连接,以实现电气信号的隔离和传递。
光发射器
发出的光可以激活光电晶体管,使其产生电流,从而实现
输入和输出电路之间的隔离。
2.光敏二极管(Photodiode)电路:光敏二极管是一种用于
检测光信号的光电探测器。
它可以将接收到的光信号转换
为电流或电压输出。
在电路中,光敏二极管通常与放大器
或其他电路元件结合使用,以实现隔离和信号放大的功能。
3.光耦合继电器电路:光耦合继电器是一种将光耦合器和继
电器相结合的装置。
它具有继电器的开关功能和光耦合器
的电气隔离功能。
通过控制光耦合器的光发射器,能够控
制继电器的开关状态,实现电气信号的隔离和传递。
4.光耦合隔离放大器电路:该电路将光耦合器与放大器相结
合,实现电气信号的隔离和放大。
通过光发射器将输入信
号转换为光信号,然后通过光接收器将光信号转换回电信
号,并经过放大器放大,实现输入和输出电路之间的电气
隔离和信号放大。
此外,还有其他类型的光耦合器电路,例如光耦合比较器、光耦合开关等,根据具体的应用需求选择适合的光耦合器电路。
光耦合器在工业控制、通信设备、医疗设备等领域具有广泛的应用。
光电耦合器的应用电路单片机mp430应用2光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强.无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点,因而在各种电子设备上得到广泛的应用.光电耦合器可用于隔离电路、负载接口及各种家用电器等电路中.下面介绍最常见的应用电路.1.组成开关电路图1电路中,当输入信号ui为低电平时,晶体管V1处于截止状态,光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零,输出端Q11、Q12间的电阻很大,相当于开关“断开”;当ui为高电平时,v1导通,B1中发光二极管发光,Q11、Q12间的电阻变小,相当于开关“接通”.该电路因Ui为低电平时,开关不通,故为高电平导通状态.同理,图2电路中,因无信号(Ui为低电平)时,开关导通,故为低电平导通状态.2.组成逻辑电路单片机mp430应用2图3电路为“与门”逻辑电路。
其逻辑表达式为P=A.B.图中两只光敏管串联,只有当输入逻辑电平A=1、B=1时,输出P=1.同理,还可以组成“或门”、“与非门”、“或非门”等逻辑电路.3.组成隔离耦合电路电路如图4所示.这是一个典型的交流耦合放大电路.适当选取发光回路限流电阻Rl,使B4的电流传输比为一常数,即可保证该电路的线性放大作用。
4.组成高压稳压电路单片机mp430应用2电略如图5所示.驱动管需采用耐压较高的晶体管(图中驱动管为3DG27)。
当输出电压增大时,V55的偏压增加,B5中发光二极管的正向电流增大,使光敏管极间电压减小,调整管be结偏压降低而内阻增大,使输出电压降低,而保持输出电压的稳定.5.组成门厅照明灯自动控制电路单片机mp430应用2电路如图6所示。
A是四组模拟电子开关(S1~S4):S1,S2,S3并联(可增加驱动功率及抗干扰能力)用于延时电路,当其接通电源后经R4,B6驱动双向可控硅VT,VT直接控制门厅照明灯H;S4与外接光敏电阻Rl等构成环境光线检测电路。
当门关闭时,安装在门框上的常闭型干簧管KD受到门上磁铁作用,其触点断开,S1,S2,S3处于数据开状态。
光耦的作用及工作原理输入电压和输出电压光耦,也称为光电耦合器,是一种利用光学和电学相结合的器件,用于实现光和电信号之间的隔离和转换。
光耦常用于电路的隔离、抑制噪声、电气绝缘等应用中。
其工作原理基于光伏效应和光导效应,能够将输入端的光信号转换为输出端的电信号,实现信号的隔离传递。
在光耦的内部结构中,通常包含一个发光二极管和一个光敏三极管。
当输入电压施加在发光二极管上时,发光二极管会发出一束光线,照射到光敏三极管上。
光敏三极管在光照射下会发生电导率变化,从而产生输出电压。
这种通过光信号控制电信号的转换方式,实现了输入与输出之间的电气隔离。
光耦在电子电路中广泛应用,特别是在需要进行隔离传递信号的场合。
通过光耦器件可以实现输入端与输出端的电气隔离,有效地防止信号传递过程中的干扰和噪声,提高了系统的稳定性和可靠性。
此外,光耦还可以在不同电压级别之间传递信号,将高压电路和低压电路有效隔离,确保电路的安全性。
在工业控制系统、通信设备、电源管理等领域,光耦器件被广泛应用。
它能够有效地传递信号,保证各部分之间的隔离,防止电气干扰和电路损坏,为整个系统的运行提供保障。
光耦器件不仅能够实现电气隔离,还能够传递各种类型的信号,包括模拟信号和数字信号。
总的来说,光耦作为一种重要的光电器件,在现代电子电路中发挥着关键作用。
它通过光学和电学的结合,实现了输入信号到输出信号的转换,保证了信号的传递稳定性和可靠性。
同时,光耦还能够隔离各部分之间的电气连接,防止电路间的相互干扰,提高了系统的整体性能。
在未来的发展中,光耦器件将继续扮演重要角色,为各种电子设备和系统的运行提供支持和保障。
1。
光耦合器的原理及应用光耦合器是一种能够将光信号从一个波导导向另一个波导的器件。
它是由两个相互靠近的光导层组成,中间被一个非光导层隔开。
光耦合器的原理基于光信号在两个光导层之间的耦合效应。
当光线通过一个光导层时,由于折射率不匹配,一部分光会耦合到另一个光导层中。
1.直接耦合:直接耦合是通过将两个光波导相互靠拢而实现的。
当两个光波导的间距逐渐减小时,光波导之间的耦合效应增强,光信号会从一个光波导传输到另一个光波导。
2.光子耦合:光子耦合是通过一个中间的非光导层实现的。
当光信号通过第一个光波导时,它会耦合到非光导层中,并通过非光导层传输到第二个光波导中。
光子耦合可以通过合理设计非光导层的折射率和厚度来控制。
3.表面插入耦合:表面插入耦合是通过在光波导表面引入一个插入层来实现的。
插入层是一种厚度较大的非光导层,光信号会在插入层和光波导之间反射和散射,从而实现光信号的耦合。
1.光通信:光耦合器可以用于光纤通信系统中,将光信号从一个光纤传输到另一个光纤,实现光信号的分配和复用。
2.光传感:光传感是一种利用光信号检测和测量环境中的物理量或化学量的技术。
光耦合器可以用于将传感器中的光信号从传感器波导耦合到光纤中进行传输,以实现远距离的测量和监测。
3.光路复用:光耦合器可以用于光路复用技术中,将多个光信号从不同的光波导复用到同一个光波导中,从而实现多路复用和集成。
4.光电子集成电路:光电子集成电路是一种将光学器件和电子器件集成在一起的技术。
光耦合器可以用于将光学器件和电子器件连接起来,实现光电子信号的转换和处理。
总结来说,光耦合器是一种非常重要的光学器件,它能够实现光信号的传输、耦合和分配,广泛应用于光通信、光传感、光路复用和光电子集成电路等领域。
随着光纤通信和光学器件技术的不断发展,光耦合器在各个领域中的应用也会越来越广泛。
光电耦合器工作原理光电耦合器是一种能够将光信号和电信号进行转换的器件。
它由一个光源和一个光敏元件组成,通过光的照射和光电效应来实现光信号到电信号的转换。
光电耦合器在电子设备中广泛应用,例如隔离电路、光电转换器、光电耦合继电器等。
光电耦合器的工作原理如下:1. 光源发出光信号:光电耦合器的光源通常是一颗发光二极管(LED),它能够将电能转化为光能。
当电流通过LED时,LED会发出一定波长的光信号。
2. 光信号照射到光敏元件上:光敏元件通常是一个光敏二极管(Photodiode)或者光敏三极管(Phototransistor),它能够将光能转化为电能。
当光信号照射到光敏元件上时,光敏元件会产生电流。
3. 电流转换为电信号:光敏元件产生的电流经过放大电路进行放大,然后经过滤波电路进行滤波处理,最后转换为电信号输出。
光电耦合器的工作原理基于光电效应和电流放大原理。
光电效应是指当光照射到某些物质上时,会产生电子与空穴的对应数量。
光敏元件利用光电效应将光信号转化为电信号。
而电流放大原理是指通过放大电路对光敏元件产生的微弱电流进行放大,以便输出一个较大的电信号。
光电耦合器的特点包括:1. 隔离性能:光电耦合器能够实现电气隔离,将输入端和输出端彻底隔离开,从而避免了电流、电压等干扰信号的传递。
2. 响应速度:光电耦合器的响应速度较快,通常在纳秒或者微秒级别,适合于高速信号传输和开关控制等应用。
3. 工作稳定性:光电耦合器具有较高的工作稳定性和可靠性,能够在不同温度、湿度等环境条件下正常工作。
4. 电气隔离:光电耦合器能够实现输入端和输出端的电气隔离,有效地防止电流、电压等干扰信号的传递,提高系统的安全性。
5. 节能环保:光电耦合器采用LED作为光源,相比传统的电磁继电器等器件,具有更低的功耗和更长的使用寿命,具有节能环保的优势。
光电耦合器在各种电子设备中有广泛的应用,例如:1. 隔离电路:光电耦合器能够实现输入端和输出端的电气隔离,用于隔离高压和低压电路,提高系统的安全性。
光耦合器的作用及工作原理一、引言光耦合器是光电器件中的一种重要元件,广泛应用于光纤通信、光电子器件和光学传感等领域。
本文将从光耦合器的作用和工作原理两个方面进行详细介绍。
二、光耦合器的作用光耦合器是将光信号从一个光纤耦合到另一个光纤的器件,其主要作用包括:1. 光信号传输:光耦合器能够将光信号从一个光纤传输到另一个光纤中,实现光信号的传输和接收。
这在光纤通信系统中非常重要,可以实现长距离、高速率的光信号传输。
2. 光电转换:光耦合器可以将光信号转换为电信号,从而实现光电转换。
这在光电子器件中起到关键作用,例如光电探测器和光电开关等。
3. 光学传感:光耦合器可以实现光学传感,通过对光信号的传输和接收,实现对环境中光学参数的测量和监测。
例如,在光纤传感系统中,光耦合器可以将光信号从光纤中传输到传感器中,实现对温度、压力、位移等物理量的测量。
三、光耦合器的工作原理光耦合器的工作原理基于光的全反射和干涉效应。
典型的光耦合器由两个光纤相互靠近并部分重叠组成,其中一个光纤称为输入端,另一个光纤称为输出端。
光耦合器的工作原理可以分为两种类型:直耦合和间接耦合。
1. 直耦合直耦合光耦合器是指将两个光纤直接对接并部分重叠的光耦合器。
当光信号从输入端的光纤中传入时,由于两个光纤的折射率不同,会发生光的全反射和折射现象。
部分光信号会从输入端的光纤中射出,并进入输出端的光纤中进行传输。
这种方式下的光耦合器结构简单,耦合效率高。
2. 间接耦合间接耦合光耦合器是指通过光波导、光栅或光纤阵列等结构实现光信号的耦合。
光波导是一种具有特殊折射率分布的介质,可以将光信号从一个光纤传输到另一个光纤。
光栅是一种具有周期性折射率分布的结构,可以通过光栅耦合将光信号从一个光纤传输到另一个光纤。
光纤阵列是由多根光纤排列组成的结构,可以实现多个光纤之间的耦合和分离。
间接耦合光耦合器可以实现更加复杂的光信号耦合和分离操作,具有更高的灵活性和可调性。
光耦合器的作用及其电路摘要线性光耦合器是目前国际上正推广应用的一种新型光电隔离器件。
文中介绍其性能特点、产品分类,以及它在单片开关电源中的应用。
关键词光耦合器线性电流传输比通信单片开关电源光耦合器(optical coupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。
它是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。
当输入端加电信号时发光器发出光线,受光器接受光线之后就产生光电流,从输出端流出,从而实现了“电—光—电”转换。
普通光耦合器只能传输数字(开关)信号,不适合传输模拟信号。
近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号,使其应用领域大为拓宽。
1 光耦合器的类型及性能特点1.1 光耦合器的类型光耦合器有双列直插式、管式、光导纤维式等多种封装形式,其种类达数十种。
光耦合器的分类及内部电路如图1所示。
图中是8种典型产品的型号:(a)通用型(无基极引线);(b)通用型(有基极引线);(c)达林顿型;(d)高速型;(e)光集成电路;(f)光纤型;(g)光敏晶闸管型;(h)光敏场效应管型。
1.2 光耦合器的性能特点光耦合器的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。
它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。
在单片开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。
1.3 光耦合器的技术参数主要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V(BR)CEO、集电极-发射极饱和压降VCE(s at)。
此外,在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。
常用参数:正向压降VF:二极管通过的正向电流为规定值时,正负极之间所产生的电压降。
正向电流IF:在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。
反向电流IR:在被测管两端加规定反向工作电压VR时,二极管中流过的电流。
反向击穿电压VBR::被测管通过的反向电流IR为规定值时,在两极间所产生的电压降。
结电容CJ:在规定偏压下,被测管两端的电容值。
反向击穿电压V(BR)CEO:发光二极管开路,集电极电流IC为规定值,集电极与发射集间的电压降。
输出饱和压降VCE(sat):发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时,并保持I C/IF≤CTRmin时(CTRmin在被测管技术条件中规定)集电极与发射极之间的电压降。
反向截止电流ICEO:发光二极管开路,集电极至发射极间的电压为规定值时,流过集电极的电流为反向截止电流。
电流传输比CTR:输出管的工作电压为规定值时,输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。
脉冲上升时间tr、下降时间tf:光耦合器在规定工作条件下,发光二极管输入规定电流IF P的脉冲波,输出端管则输出相应的脉冲波,从输出脉冲前沿幅度的10%到90%,所需时间为脉冲上升时间tr。
从输出脉冲后沿幅度的90%到10%,所需时间为脉冲下降时间tf。
传输延迟时间tPHL、tPLH:光耦合器在规定工作条件下,发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波,输出端管则输出相应的脉冲波,从输入脉冲前沿幅度的50%到输出脉冲电平下降到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPHL。
从输入脉冲后沿幅度的50%到输出脉冲电平上升到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPLH。
入出间隔离电容CIO:光耦合器件输入端和输出端之间的电容值。
入出间隔离电阻RIO:半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。
入出间隔离电压VIO:光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。
电流传输比是光耦合器的重要参数,通常用直流电流传输比来表示。
当输出电压保持恒定时,它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。
采用一只光敏三极管的光耦合器,CTR的范围大多为20%~300%(如4N35),而PC817则为80%~160%,达林顿型光耦合器(如4N30)可达100%~5000%。
这表明欲获得同样的输出电流,后者只需较小的输入电流。
因此,CTR参数与晶体管的hFE有某种相似之处。
线性光耦合器与普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲线,分别如图2中的虚线和实线所示。
普通光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性,在IF较小时的非线性失真尤为严重,因此它不适合传输模拟信号。
线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有良好的线性度,特别是在传输小信号时,其交流电流传输比(ΔCTR=ΔIC/ΔIF)很接近于直流电流传输比CTR值。
因此,它适合传输模拟电压或电流信号,能使输出与输入之间呈线性关系。
这是其重要特性。
2 线性光耦合器的产品分类及选取原则2.1 线性光耦合器的产品分类线性光耦合器的典型产品及主要参数见表1,这些光耦均以光敏三极管作为接收管。
2.2 线性光耦合器的选取原则在设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数,选取原则如下:①光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%~200%。
这是因为当CTR<50%时,光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF>5.0mA),才能正常控制单片开关电源IC 的占空比,这会增大光耦的功耗。
若CTR>200%,在启动电路或者当负载发生突变时,有可能将单片开关电源误触发,影响正常输出。
②推荐采用线性光耦合器,其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。
③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器,目前在国内应用地十分普遍。
鉴于此类光耦合器呈现开关特性,其线性度差,适宜传输数字信号(高、低电平),因此不推荐用在开关电源中。
光电偶合器件(简称光耦)是把发光器件(如发光二极体)和光敏器件(如光敏三极管)组装在一起,通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。
光电耦合器分为很多种类,图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。
当电信号送入光电耦合器的输入端时,发光二极体通过电流而发光,光敏元件受到光照后产生电流,CE导通;当输入端无信号,发光二极体不亮,光敏三极管截止,CE不通。
对于数位量,当输入为低电平“0”时,光敏三极管截止,输出为高电平“1”;当输入为高电平“1”时,光敏三极管饱和导通,输出为低电平“ 0”。
若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。
这种光耦合器性能较好,价格便宜,因而应用广泛。
图一最常用的光电耦合器之内部结构图三极管接收型4脚封装图二光电耦合器之内部结构图三极管接收型6脚封装图三光电耦合器之内部结构图双发光二极管输入三极管接收型4脚封装图四光电耦合器之内部结构图可控硅接收型8脚封装图五光电耦合器之内部结构图双二极管接收型6脚封装光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰,使通道上的信号杂讯比大为提高,主要有以下几方面的原因:(1)光电耦合器的输入阻抗很小,只有几百欧姆,而干扰源的阻抗较大,通常为105~106Ω。
据分压原理可知,即使干扰电压的幅度较大,但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小,只能形成很微弱的电流,由于没有足够的能量而不能使二极体发光,从而被抑制掉了。
(2)光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系,也没有共地;之间的分布电容极小,而绝缘电阻又很大,因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去,避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。
(3)光电耦合器可起到很好的安全保障作用,即使当外部设备出现故障,甚至输入信号线短接时,也不会损坏仪表。
因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。
(4)光电耦合器的回应速度极快,其回应延迟时间只有10μs左右,适于对回应速度要求很高的场合。
光电隔离技术的应用微机介面电路中的光电隔离微机有多个输入埠,接收来自远处现场设备传来的状态信号,微机对这些信号处理后,输出各种控制信号去执行相应的操作。
在现场环境较恶劣时,会存在较大的杂讯干扰,若这些干扰随输入信号一起进入微机系统,会使控制准确性降低,产生误动作。
因而,可在微机的输入和输出端,用光耦作介面,对信号及杂讯进行隔离。
典型的光电耦合电路如图6所示。
该电路主要应用在“A/D转换器”的数位信号输出,及由CPU发出的对前向通道的控制信号与类比电路的介面处,从而实现在不同系统间信号通路相联的同时,在电气通路上相互隔离,并在此基础上实现将类比电路和数位电路相互隔离,起到抑制交叉串扰的作用。
图六光电耦合器接线原理对于线性类比电路通道,要求光电耦合器必须具有能够进行线性变换和传输的特性,或选择对管,采用互补电路以提高线性度,或用V/F变换后再用数位光耦进行隔离。
功率驱动电路中的光电隔离在微机控制系统中,大量应用的是开关量的控制,这些开关量一般经过微机的I/O输出,而I/O的驱动能力有限,一般不足以驱动一些点磁执行器件,需加接驱动介面电路,为避免微机受到干扰,须采取隔离措施。
如可控硅所在的主电路一般是交流强电回路,电压较高,电流较大,不易与微机直接相连,可应用光耦合器将微机控制信号与可控硅触发电路进行隔离。
电路实例如图7所示。
图七双向可控硅(晶闸管)在马达控制电路中,也可采用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。
马达靠MOS FET或IGBT功率管提供驱动电流,功率管的开关控制信号和大功率管之间需隔离放大级。
在光耦隔离级—放大器级—大功率管的连接形式中,要求光耦具有高输出电压、高速和高共模抑制。
远距离的隔离传送在电脑应用系统中,由于测控系统与被测和被控设备之间不可避免地要进行长线传输,信号在传输过程中很易受到干扰,导致传输信号发生畸变或失真;另外,在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间,常因设备间的地线电位差,导致地环路电流,对电路形成差模干扰电压。
为确保长线传输的可靠性,可采用光电耦合隔离措施,将2个电路的电气连接隔开,切断可能形成的环路,使他们相互独立,提高电路系统的抗干扰性能。
若传输线较长,现场干扰严重,可通过两级光电耦合器将长线完全“浮置”起来,如图8所示。
图八传输长线的光耦浮置处理长线的“浮置”去掉了长线两端间的公共地线,不但有效消除了各电路的电流经公共地线时所产生杂讯电压形成相互窜扰,而且也有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题;同时,受控设备短路时,还能保护系统不受损害。
过零检测电路中的光电隔离零交叉,即过零检测,指交流电压过零点被自动检测进而产生驱动信号,使电子开关在此时刻开始开通。