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贴片光耦工作原理(交流光耦工作原理)

时间:2023-05-05 17:42:31 阅读:83677 作者:4601

光电耦合器(光学耦合器,英语中简称为OC ) )也称为光隔离器或光耦合器,简称为光耦合器。 是以光为媒介传输电信号的器件,通常将发光器(红外线发光二极管LED )和受光器)光半导体管)封入同一封装内。 当输入端被施加电信号时,发光器发出光,受光器接受光,从而产生光电流,从输出端流出,从而实现“电-光-电”转换。 以光为介质将输入端的信号与输出端耦合的光电耦合器,由于具有小型、长寿命、无触点、抗干扰性、输出与输入之间的绝缘、单向传输信号等优点,因此在数字电路中得到广泛应用。

工作原理

耦合器以光为介质传输电信号。 由于它对电信号的输入输出有良好的隔离作用,因此可以通过各种电路获得

1553b耦合器电缆连接器

得到广泛的应用。 目前,它已成为种类最多、用途最广泛的光伏元件之一。 光电耦合器一般由三部分组成。 光的发射、光的接收和信号的放大。 输入的电信号驱动发光二极管(LED ),产生一定波长的光,由光检测器接收产生光电流,进而被放大输出。 这样就完成了电-光-电的转换,起到输入、输出、隔离的作用。 光电耦合器的输入输出之间相互隔离,电信号的传输具有单向等特点,因此具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。 另外,由于光电耦合器的输入端子为电流型动作的低电阻元件,因此共模抑制能力较高。 因此,在用长线传输信息的过程中,作为终端分离元件,可以大幅提高信噪比。 在计算机数字通信和实时控制中作为信号隔离的接口设备,可以大大提高计算机工作的可靠性。

好处

光电耦合器的主要优点是信号单向传输,输入端和输出端完全电气隔离,输出信号相对于输入端没有

光耦合

受影响,抗干扰能力强,动作稳定,无触点,寿命长,传输效率高。 光电耦合器是70年代发展生产的新型器件,目前有电绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号分离、级间分离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、光电耦合器在单片开关电源中,可以利用线性光耦合器构成光耦合反馈电路,通过调节控制端电流,可以改变占空比,实现精密稳定化。

种类

光电耦合器分为两种。 一个是非线性光学耦合器,另一个是线性光学耦合器。

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非线性光耦合的电流传输特性曲线是非线性的,这种光耦合适于开关信号的传输,不适合模拟量的传输。 常用的4N系列光耦合是非线性光耦合。

线性光耦合的电流传输特性曲线接近直线,且小信号时的性能良好,可通过线性特性进行隔离控制。 常用的线性光耦合是PC817A—C系列。

开关电源中常用的光耦合是线性光耦合。 使用非线性光学耦合时,振荡波形变差,严重时会产生寄生振荡,数千赫的振荡频率有可能从数十赫到数百赫的低频振荡依次被编号调制。 结果,彩色电视、彩色电视、VCD、DCD等在图像画面上产生噪声。 同时电源带的负载能力下降。 在彩色电视机、显示器等开关电源的维护中,如果光耦合损坏,请务必用线性光耦合置换。 常用的4只脚的线性光耦合有PC817A----C。 PC111 TLP521等常用的六脚线性光耦合有LP632 TLP532 PC614 PC714 PS2031等。 典型的4N25 4N26 4N35 4N36不适用于开关电源,因为这四种光耦合是非线性光耦合。

由于光电耦合器的品种和类型非常多,在光电子DATA手册中,其型号超过了数千种,通常可以按照以下方法进行分类。

根据光路径的不同,可以分为外光路光耦合器(也称为光断续器)和内光路光耦合器。 外光路光电耦合器又分为透射型和反射型光电耦合器。

按输出形式划分,分为以下几类。

a .受光元件输出型,包括光电二极管输出型、光电晶体管输出型、光电单元输出型、光电晶闸管输出型等。

b、NPN晶体管输出型,其中包括交流输入型、直流输入型、互补输出型等。

c、hhdwl晶体管输出型,其中包括交流输入型、直流输入型。

d、逻辑门输出型。 有栅极输出型、施密特触发输出型、三态栅极输出型等。

e、低导通输出型(输出低电平mv等级)。

f、光开关输出型(导通电阻小10)。

g、功率输出型(IGBT/MOS

FET等输出)。

⑶按封装形式分,可分为同轴型,双列直插型,TO封装型,扁平封装型,贴片封装型,以及光纤传输型

光耦

等。⑷按传输信号分,可分为数字型光电耦合器(OC门输出型,图腾柱输出型及三态门电路输出型等)和线性光电耦合器(可分为低漂移型,高线性型,宽带型,单电源型,双电源型等)。

⑸按速度分,可分为低速光电耦合器(光敏三极管、光电池等输出型)和高速光电耦合器(光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型)。

⑹按通道分,可分为单通道,双通道和多通道光电耦合器。

⑺按隔离特性分,可分为普通隔离光电耦合器(一般光学胶灌封低于5000V,空封低于2000V)和高压隔离光电耦合器(可分为10kV,20kV,30kV等)。

⑻按工作电压分,可分为低电源电压型光电耦合器(一般5~15V)和高电源电压型光电耦合器(一般大于30V)。

结构特点

光电耦合的主要特点如下:

原理示意图

1.输入和输出端之间绝缘,其绝缘电阻一般都大于10000MΩ,耐压一般可超过1kV,有的甚至可以达到10kV以上。

2.由于光接收器只能接受光源的信息,反之不能,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。

性能特点

光耦合器的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、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。由于光电耦合器的输入阻抗与一般干扰源的阻抗相比较小,因此分压在光电耦合器的输入端的干扰电压较小,它所能提供的电流并不大,不易使半导体二极管发光;由于光电耦合器的外壳是密封的,它不受外部光的影响;光电耦合器的隔离电阻很大(约1012Ω)、隔离电容很小(约几个pF)所以能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。线性方式工作的光电耦合器是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的电路的电压。线性光电耦合器由发光二极管和光敏三极管组成,当发光二极管接通而发光,光敏三级管导通,光电耦合器是电流驱动型,需要足够大的电流才能使发光二极管导通,如果输入信号太小,发光二极管不会导通,其输出信号将失真。在开关电源,尤其是数字开关电源中,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。

光纤耦合器

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。采用一只光敏三极管的光耦合器,CTR的范围大多为20%~300%(如4N35),而PC817则为80%~160%,hhdwl型光耦合器(如4N30)可达100%~5000%。这表明欲获得同样的输出电流,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。线性光耦合器与普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲线。

普通光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性,在IF较小时的非线性失真尤为严重,因此它不适合传输模拟信号。线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有良好的线性度,特别是在传输小信号时,其交流电流传输比(ΔCTR=ΔIC/ΔIF)很接近于直流电流传输比CTR值。因此,它适合传输模拟电压或电流信号,能使输出与输入之间呈线性关系。这是其重要特性。

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际的有关隔离击穿电压的标准;由英国ngdttt(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,目前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。

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ngdttt(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。

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