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光电耦合器的作用和工作原理

2016-11-25 16:46:06 | 人围观 | 评论:

光电耦合器用于数模之间的转换。
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内,彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端,受光器的引脚为输出端,常见的发光源为发光二极管,受光器为光敏二极管、光敏三极管
其工作原理时:在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光,光的强度取决于激励电流的大小,此光照射到封装在一起的受光器上后,因光电效应而产生了光电流,由受光器输出端引出,这样就可以实现电一光一电的转换。

  光耦合器的主要优点是:信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件,现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、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。

  在光耦电路设计中,有两个参数常常被人忽视,需要格外注意,

  一个是反向电压Vr(Reverse Voltage ),是指原边发光二极管所能承受的最大反向电压,超过此反向电压,可能会损坏LED。而一般光耦中,这个参数只有5V左右,在存在反压或振荡的条件下使用时,要特别注意不要超过反向电压。如,在使用交流脉冲驱动LED时,需要增加保护电路。

  另外一个参数是光耦的电流传输比(current transfer ratio,简称CTR),是指在直流工作条件下,光耦的输出电流与输入电流之间的比值。光耦的CTR类似于三极管的电流放大倍数,是光耦的一个极为重要的参数,它取决于光耦的输入电流和输出电流值及电耦的电源电压值,这几个参数共同决定了光耦工作在放大状态还是开关状态,其计算方法与三极管工作状态计算方法类似。若输入电流、输出电流、电流传输比设计搭配不合理,可能导致电路不能工作在预想的工作状态。

  除上述两个参数外,光耦还有几个参数是比较重要的,如:

  1)正向工作电压Vf(Forward Voltage),Vf是指在给定的工作电流下,LED本身的压降。常见的小功率LED通常以If=10mA来测试正向工作电压,当然不同的LED,测试条件和测试结果也会不一样。

  2)集电极电流Ic(Collector Current)光敏三极管集电极所流过的电流,通常表示其最大值。

  3)C-E饱和电压Vce(sat)(C-E Saturation Voltage),即光敏三极管的集电极-发射极饱和压降。

  4)上升时间Tr (Rise Time)& 下降时间Tf(Fall Time),其定义与典型测试方法如下图所示,它们反映了工作在开关状态的光耦,其开关速度情况。





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