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光耦合器的效果和使用的电路路线图

本站为您提供的光耦合器的作用和应用的电路路线图,光耦合器的作用及其电路


       光耦合器(opTIcal coupler,英文缩写为OC)亦称光电阻隔器或光电耦合器,简称光耦。它是以光为前言来传输电信号的器材,一般把发光器(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宣布光线,受光器承受光线之后就发作光电流,从输出端流出,然后完成了“电—光—电”转化。一般光耦合器只能传输数字(开关)信号,不合适传输模仿信号。近年来面世的线性光耦合器可以传输接连改动的模仿电压或模仿电流信号,使其使用领域大为拓展。

1 光耦合器的类型及功能特色
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方式,其品种达数十种。光耦合器的分类及内部电路如图1所示。图中是8种典型产品的类型:(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 光耦合器的功能特色
 光耦合器的首要长处是单向传输信号,输入端与输出端彻底完成了电气阻隔,抗干扰能力强,运用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转化、信号阻隔、级间阻隔 、开关电路、远距离信号传输、脉冲扩大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通讯设备及微机接口中。在单片开关电源中,使用线性光耦合器可构成光耦反应电路,经过调理操控端电流来改动占空比,到达精细稳压意图。


1.3 光耦合器的技能参数

      首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-发射极饱满压降VCE(sat)。此外,在传输数字信号时还需考虑上升时刻、下降时刻、延迟时刻和存储时刻等参数。

      常用参数:
正向压降VF:二极管经过的正向电流为规则值时,正负极之间所发作的电压降。
正向电流IF:在被测管两头加必定的正向电压时二极管中流过的电流。
反向电流IR:在被测管两头加规则反向作业电压VR时,二极管中流过的电流。
反向击穿电压VBR::被测管经过的反向电流IR为规则值时,在南北极间所发作的电压降。
结电容CJ:在规则偏压下,被测管两头的电容值。
反向击穿电压V(BR)CEO:发光二极管开路,集电极电流IC为规则值,集电极与发射集间的电压降。
输出饱满压降VCE(sat):发光二极管作业电流IF和集电极电流IC为规则值时,并坚持IC/IF≤CTRmin时(CTRmin在被测管技能条件中规则)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则值时,流过集电极的电流为反向截止电流。
电流传输比CTR:输出管的作业电压为规则值时,输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。
脉冲上升时刻tr、下降时刻tf:光耦合器在规则作业条件下,发光二极管输入规则电流IFP的脉冲波,输出端管则输出相应的脉冲波,从输出脉冲前沿起伏的10%到90%,所需时刻为脉冲上升时刻tr。从输出脉冲后沿起伏的90%到10%,所需时刻为脉冲下降时刻tf。
传输延迟时刻tPHL、tPLH:光耦合器在规则作业条件下,发光二极管输入规则电流IFP的脉冲波,输出端管则输出相应的脉冲波,从输入脉冲前沿起伏的50%到输出脉冲电平下降到1.5V时所需时刻为传输延迟时刻tPHL。从输入脉冲后沿起伏的50%到输出脉冲电平上升到1.5V时所需时刻为传输延迟时刻tPLH。
入出间阻隔电容CIO:光耦合器材输入端和输出端之间的电容值。
入出间阻隔电阻RIO:半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。
入出间阻隔电压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,一般用直流电流传输比来表明。当输出电压坚持恒守时,它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。

      选用一只光敏三极管的光耦合器,CTR的规模大多为20%~300%(如4N35),而PC817则为80%~160%,达林顿型光耦合器(如4N30)可达100%~5000%。这表明欲取得相同的输出电流,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。线性光耦合器与一般光耦合器典型的CTR-IF特性曲线,别离如图2中的虚线和实线所示。

     一般光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性,在IF较小时的非线性失真尤为严峻,因此它不合适传输模仿信号。线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有杰出的线性度,特别是在传输小信号时,其沟通电流传输比(ΔCTR=ΔIC/ΔIF)很接近于直流电流传输比CTR值。因此,它合适传输模仿电压或电流信号,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准则
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首要参数见表1,这些光耦均以光敏三极管作为接纳管。


2.2 线性光耦合器的选取准则
 在规划光耦反应式开关电源时有必要正确挑选线性光耦合器的类型及参数,选取准则如下:
 ①光耦合器的电流传输比(CTR)的答应规模是50%~200%。这是由于当CTR<50%时,光耦中的LED就需要较大的作业电流(IF>5.0mA),才干正常操控单片开关电源IC的占空比,这会增大光耦的功耗。若CTR>200%,在发动电路或许当负载发作骤变时,有可能将单片开关电源误触发,影响正常输出。
 ②引荐选用线性光耦合器,其特色是CTR值可以在必定规模内做线性调整。
 ③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司出产的4N&TImes;&TImes;系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器,现在在国内使用地非常遍及。鉴于此类光耦合器出现开关特性,其线性度差,适合传输数字信号(高、低电平),因此不引荐用在开关电源中。

光电巧合器材(简称光耦)是把发光器材(如发光二极体)和光敏器材(如光敏三极管)拼装在一起,经过光线完成耦合构成电—光和光—电的转化器材。光电耦合器分为许多品种,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,发光二极体经过电流而发光,光敏元件遭到光照后发作电流,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。关于数位量,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,光敏三极管饱满导通,输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满意温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器功能较好,价格便宜,因此使用广泛。

                  图一 最常用的光电耦合器之内部结构图 三极管接纳型  4脚封装

                   

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