一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
①輸入和輸出端之間絕緣,其絕緣電阻一般都大于1010Ω,耐壓一般可超過1kV,有的甚至可以達(dá)到10kV以上。
②由于“光”傳輸?shù)膯蜗蛐?,所?a target="_blank">信號從光源單向傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r(shí)不會出現(xiàn)反饋現(xiàn)象,其輸出信號也不會影響輸入端。
③由于發(fā)光器件(砷化鎵紅外二極管)是阻抗電流驅(qū)動(dòng)性器件,而噪音是一種高內(nèi)阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大,所以,光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。
④容易和邏輯電路配合。
⑤響應(yīng)速度快。光電耦合器件的時(shí)間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒極。
⑥無觸點(diǎn)、壽命長、體積小、耐沖擊。
二、技術(shù)參數(shù)
光耦合器的技術(shù)參數(shù)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(shù)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(shù)。
電流傳輸比是光耦合器的重要參數(shù),通常用直流電流傳輸比來表示。當(dāng)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。
使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離,在設(shè)計(jì)電路時(shí),必須遵循下列原則:所選用的光電耦合器件必須符合國內(nèi)和國際的有關(guān)隔離擊穿電壓的標(biāo)準(zhǔn);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,在國內(nèi)應(yīng)用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現(xiàn)開關(guān)特性,其線性度差,適宜傳輸數(shù)字信號(高、低電平),可以用于單片機(jī)的輸出隔離;所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數(shù)。
三、產(chǎn)品作用
?? 對輸入、輸出電信號起隔離作用,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(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(LED),使之發(fā)出一定波長的光,被光探測器接收而產(chǎn)生光電流,再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)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(qiáng)的共模抑制能力。
四、產(chǎn)品檢測
1、用萬用表判斷好壞,斷開輸入端電源,用R×1k檔測1、2腳電阻,正向電阻為幾百歐,反向電阻幾十千歐,3、4腳間電阻應(yīng)為無限大。1、2腳與3、4腳間任意一組,阻值為無限大,輸入端接通電源后,3、4腳的電阻很小。調(diào)節(jié)RP,3、4間腳電阻發(fā)生變化,說明該器件是好的。注:不能用R×10k檔,否則導(dǎo)致發(fā)射管擊穿。
2、簡易測試電路,當(dāng)接通電源后,LED不發(fā)光,按下SB,LED會發(fā)光,調(diào)節(jié)RP、LED的發(fā)光強(qiáng)度會發(fā)生變化,說明被測光電耦合器是好的。
五、使用原則
1、光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%~200%。這是因?yàn)楫?dāng)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?a target="_blank">開關(guān)電源IC的占空比,這會增大光耦的功耗。若CTR>200%,在啟動(dòng)電路或者當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時(shí),有可能將單片開關(guān)電源誤觸發(fā),影響正常輸出。
2、若用放大器電路去驅(qū)動(dòng)光電耦合器,必須精心設(shè)計(jì),保證它能夠補(bǔ)償耦合器的溫度不穩(wěn)定性和漂移。
3、推薦采用線性光耦合器,其特點(diǎn)是CTR值能夠在一定范圍內(nèi)做線性調(diào)整。上述使用的光電耦合器時(shí)工作在線性方式下,在光電耦合器的輸入端加控制電壓,在輸出端會成比例地產(chǎn)生一個(gè)用于進(jìn)一步控制下一級電路的電壓,是單片機(jī)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制,對電源輸出起到穩(wěn)壓的作用。
為了徹底阻斷干擾信號進(jìn)入系統(tǒng),不僅信號通路要隔離,而且輸入或輸出電路與系統(tǒng)的電源也要隔離,即這些電路分別使用相互獨(dú)立的隔離電源。對于共模干擾,采用隔離技術(shù),即利用變壓器或線性光電耦合器,將輸入地與輸出地?cái)嚅_,使干擾沒有回路而被抑制。在開關(guān)電源中,光電耦合器是一個(gè)是非重要的外圍器件,設(shè)計(jì)者可以充分的利用它的輸入輸出隔離作用對單片機(jī)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì),并對變換器進(jìn)行閉環(huán)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。
六、應(yīng)用場合
由于光耦種類繁多,結(jié)構(gòu)獨(dú)特,優(yōu)點(diǎn)突出,因而其應(yīng)用十分廣泛,主要應(yīng)用以下場合:
(1)在邏輯電路上的應(yīng)用
光電耦合器可以構(gòu)成各種邏輯電路,由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好,因此,由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠。
(2)作為固體開關(guān)應(yīng)用
在開關(guān)電路中,往往要求控制電路和開關(guān)之間要有很好的電隔離,對于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的,但用光電耦合器卻很容易實(shí)現(xiàn)。
(3)在觸發(fā)電路上的應(yīng)用
將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路,由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路,可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問題。
(4)在脈沖放大電路中的應(yīng)用
光電耦合器應(yīng)用于數(shù)字電路,可以將脈沖信號進(jìn)行放大。
(5)在線性電路上的應(yīng)用
線性光電耦合器應(yīng)用于線性電路中,具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。
(6)特殊場合的應(yīng)用
光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制,取代變壓器,代替觸點(diǎn)繼電器以及用于A/D電路等多種場合。
七、學(xué)習(xí)心得與體會
本周學(xué)習(xí)的二極管、三極管、光耦這三個(gè)元器件中屬光耦是相對較陌生的一個(gè),所以學(xué)起來也沒有其他兩個(gè)元器件那么容易。掌握程度只能說50%。首先我從它的工作原理著手開始學(xué)習(xí),其次是它的分類,最后幾章是與工作有緊密聯(lián)系的,包括技術(shù)參數(shù)、產(chǎn)品作用、以及使用原則等等。在今后的工作中還要對光耦器件做更深一步的理解。
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