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        光耦合器

        作者: 來源: 日期:2019-1-3 11:38:33 人氣:3 加入收藏 評論:0 標簽:

        光耦合器(optical coupler,英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器,簡稱光耦。是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉換器件。它以光作為媒介把輸入端的電信號轉換為光信號,耦合到輸出端再轉換為電信號,因此稱為光耦合器。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,因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。發光器件常采用發光二極管或激光管;接收器件常用光敏二極管、光敏晶體管及光集成電路等。

        光耦合器對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用,所以,它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成:光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極管(LED),使之發出一定波長的光,被光探測器接收而產生光電流,再經過進一步放大后輸出。

        光耦合器

        概述

        光耦合器一般由三部分組成:光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極管(LED),使之發出一定波長的光,被光探測器接收而產生光電流,再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換,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,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,因而具有很強的共模抑制能力。所以,它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件,可以大大增加計算機工作的可靠性。

        種類

        光耦合器的種類達數十種,主要有通用型(又分無基極引線和基極引線兩種)、達林頓型、施密特型、高速型、光集成電路、光纖維、光敏晶閘管型(又分單向晶閘管、雙向晶閘管)、光敏場效應管型。

        優點

        信號單向傳輸,輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離,輸出信號對輸入端無影響,抗干擾能力強,工作穩定,無觸點,使用壽命長,傳輸效率高。光耦合器是70年代發展起來產新型器件,現已廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中,利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路,通過調節控制端電流來改變占空比,達到精密穩壓目的。

        技術參數

        光耦合器的技術參數主要有發光二極管正向壓降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-發射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發射極飽和壓降VCE(sat)。此外,在傳輸數字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數。

        最重要的參數是電流放大系數傳輸比CTR(Curremt-Trrasfer Ratio)。通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恒定時,它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。當接收管的電流放大系數hFE為常數時,它等于輸出電流IC之比,通常用百分數來表示。有公式:

        CTR=IC/ IF×100%

        采用一只光敏三極管的光耦合器,CTR的范圍大多為20%~30%(如4N35),而PC817則為80%~160%,達林頓型光耦合器(如4N30)可達100%~500%。這表明欲獲得同樣的輸出電流,后者只需較小的輸入電流。因此,CTR參數與晶體管的hFE有某種相似之處。普通光耦合器的CTR-IF特性曲線呈非線性,在IF較小時的非線性失真尤為嚴重,因此它不適合傳輸模擬信號。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度,特別是在傳輸小信號時,其交流電流傳輸比(ΔCTR=ΔIC/ΔIF)很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此,它適合傳輸模擬電壓或電流信號,能使輸出與輸入之間呈線性關系。這是其重要特性。在設計光耦反饋式開關電源時必須正確選擇線性光耦合器的型號及參數,選取原則如下:

        (1)光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%~200%。這是因為當CTR<50%時,光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF>5.0mA),才能正??刂茊纹_關電源IC的占空比,這會增大光耦的功耗。若CTR>200%,在啟動電路或者當負載發生突變時,有可能將單片開關電源誤觸發,影響正常輸出。

        (2)推薦采用線性光耦合器,其特點是CTR值能夠在一定范圍內做線性調整。

        (3)由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國摩托羅拉公司生產的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器,目前在國內應用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現開關特性,其線性度差,適宜傳輸數字信號(高、低電平),因此不推薦用在開關電源中。

          本文網址:http://www.todayinndhistory.com/blog/special_terms/798.html
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