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光耦新手必修点

发布日期:2013-10-24 16:03:59 【关闭】
摘要:

一、结构特点

光电耦合的主要特点如下:

①输入和输出端之间绝缘,其绝缘电阻一般都大于1010Ω,耐压一般可超过1kV,有的甚至可以达到10kV以上。

②由于“光”传输的单向性,所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象,其输出信号也不会影响输入端。

③由于发光器件(砷化镓红外二极管)是阻抗电流驱动性器件,而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大,所以,光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。

④容易和逻辑电路配合。

⑤响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。

⑥无触点、寿命长、体积小、耐冲击。

二、技术参数

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(sat)。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。

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。

使用光电耦合器主要是为了提供输入电路和输出电路间的隔离,在设计电路时,必须遵循下列原则:所选用的光电耦合器件必须符合国内和国际的有关隔离击穿电压的标准;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,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),可以用于单片机的输出隔离;所选用的光耦器件必须具有较高的耦合系数。

三、产品作用

    对输入、输出电信号起隔离作用,光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 电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,因而具有很强的共模抑制能力。

四、产品检测

1、用万用表判断好坏,断开输入端电源,用R×1k档测1、2脚电阻,正向电阻为几百欧,反向电阻几十千欧,3、4脚间电阻应为无限大。1、2脚与3、4脚间任意一组,阻值为无限大,输入端接通电源后,3、4脚的电阻很小。调节RP,3、4间脚电阻发生变化,说明该器件是好的。注:不能用R×10k档,否则导致发射管击穿。

2、简易测试电路,当接通电源后,LED不发光,按下SB,LED会发光,调节RP、LED的发光强度会发生变化,说明被测光电耦合器是好的。

五、使用原则

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、若用放大器电路去驱动光电耦合器,必须精心设计,保证它能够补偿耦合器的温度不稳定性和漂移。

3、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。上述使用的光电耦合器时工作在线性方式下,在光电耦合器的输入端加控制电压,在输出端会成比例地产生一个用于进一步控制下一级电路的电压,是单片机进行闭环调节控制,对电源输出起到稳压的作用。

为了彻底阻断干扰信号进入系统,不仅信号通路要隔离,而且输入或输出电路与系统的电源也要隔离,即这些电路分别使用相互独立的隔离电源。对于共模干扰,采用隔离技术,即利用变压器或线性光电耦合器,将输入地与输出地断开,使干扰没有回路而被抑制。在开关电源中,光电耦合器是一个是非重要的外围器件,设计者可以充分的利用它的输入输出隔离作用对单片机进行抗干扰设计,并对变换器进行闭环稳压调节。

六、应用场合

由于光耦种类繁多,结构独特,优点突出,因而其应用十分广泛,主要应用以下场合:

(1)在逻辑电路上的应用

光电耦合器可以构成各种逻辑电路,由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好,因此,由它构成的逻辑电路更可靠。

(2)作为固体开关应用

在开关电路中,往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离,对于一般的电子开关来说是很难做到的,但用光电耦合器却很容易实现。

(3)在触发电路上的应用

将光电耦合器用于双稳态输出电路,由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路,可有效地解决输出与负载隔离地问题。

(4)在脉冲放大电路中的应用

光电耦合器应用于数字电路,可以将脉冲信号进行放大。

(5)在线性电路上的应用

线性光电耦合器应用于线性电路中,具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。

(6)特殊场合的应用

光电耦合器还可应用于高压控制,取代变压器,代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。

七、学习心得与体会

本周学习的二极管、三极管、光耦这三个元器件中属光耦是相对较陌生的一个,所以学起来也没有其他两个元器件那么容易。掌握程度只能说50%。首先我从它的工作原理着手开始学习,其次是它的分类,最后几章是与工作有紧密联系的,包括技术参数、产品作用、以及使用原则等等。在今后的工作中还要对光耦器件做更深一步的理解。

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