光耦合器的作业原理和效果

2017-04-30 09:03分类：电子技术阅读：

光耦合器的作业原理和效果
光电偶然器材（简称光耦）是把发光器材（如发光二极体）和光敏器材（如光敏三极管）拼装在一同，经过光线结束耦合构成电—光和光—电的改换器材。光电耦合器分为许多品种，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。
当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体经过电流而发光，光敏元件遭到光照后发作电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。关于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱满导通，输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满意温度抵偿、查看调制央求。这种光耦合器功用较好，报价便宜，因而运用广泛。

图一最常用的光电耦合器以内部构造图三极管接纳型 4脚封装

图二光电耦合器以内部构造图三极管接纳型 6脚封装

图三光电耦合器以内部构造图双发光二极管输入三极管接纳型 4脚封装

图四光电耦合器以内部构造图可控硅接纳型 6脚封装

图五光电耦合器以内部构造图双二极管接纳型 6脚封装
光电耦合器之所以在传输信号的一同能有用地克制尖脉冲和各种杂讯烦扰，使通道上的信号杂讯比大为跋涉，首要有以下几方面的要素：
（1）光电耦合器的输入阻抗很小，只需几百欧姆，而烦扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即便烦扰电压的凹凸较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能构成很纤细的电流，由于没有满意的能量而不能使二极体发光，然后被克制掉了。
（2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联络，也没有共地；之间的散布电容极小，而绝缘电阻又很大，因而回路一边的各种烦扰杂讯都很难经过光电耦合器馈送到另一边去，防止了共阻抗耦合的烦扰信号的发作。
（3）光电耦合器可起到极好的安全保证效果，即便当外部设备呈现缺点，乃至输入信号线短接时，也不会损坏外表。由于光耦合器材的输入回路和输出回路之间可以接受几千伏的高压。
（4）光电耦合器的答复速度极快，其答复推延时刻只需10μs摆布，适于对答复速度央求很高的场合。
光电阻隔技能的运用
微机介面电路中的光电阻隔
微机有多个输入埠，接纳来自远处现场设备传来的状况信号，微机对这些信号处理后，输出各种操控信号去施行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯烦扰，若这些烦扰随输入信号一同进入微机体系，会使操控精确性下降，发作误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行阻隔。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路首要运用在“A／D改换器”的数位信号输出，及由CPU宣告的对前向通道的操控信号与类推电路的介面处，然后结束在纷歧样体系间信号通路相联的一同，在电气通路上互相阻隔，并在此根底上结束将类推电路和数位电路互相阻隔，起到克制穿插串扰的效果。

图六光电耦合器接线原理
关于线性类推电路通道，央求光电耦合器有必要具有可以进行线性改换和传输的特性，或挑选对管，选用互补电路早年进线性度，或用V／F改换后再用数位光耦进行阻隔。
功率驱动电路中的光电阻隔
在微机操控体系中，许多运用的是开关量的操控，这些开关量通常经过微机的I／O输出，而I／O的驱动才调有限，通常短少以驱动一些点磁施行器材，需加接驱动介面电路，为防止微机遭到烦扰，须选用阻隔办法。如可控硅地址的主电路通常是沟通强电回路，电压较高，电流较大，不易与微机直接相连，可运用光耦合器将微机操控信号与可控硅触发电路进行阻隔。电路实例如图7所示。

图七双向可控硅（晶闸管）
在马达操控电路中，也可选用光耦来把操控电路和马达高压电路阻离隔。马达靠MOSFET或IGBT功率管供给驱动电流，功率管的开关操控信号和大功率管之间需阻隔拓展级。在光耦阻隔级—拓展器级—大功率管的联接办法中，央求光耦具有高输出电压、高速和高共模克制。
远间隔的阻隔传送
在电脑运用体系中，由于测控体系与被测和被控设备之间不行防止地要进行长线传输，信号在传输进程中很易遭到烦扰，致使传输信号发作畸变或失真；别的，在经过较长电缆联接的相距较远的设备之间，常因设备间的地线电位差，致使地环路电流，对电路构成差模烦扰电压。为保证长线传输的牢靠性，可选用光电耦合阻隔办法，将2个电路的电气联接离隔，堵截或许构成的环路，使他们互相独立，跋涉电路体系的抗烦扰功用。若传输线较长，现场烦扰严峻，可经过两级光电耦合器将长线彻底“浮置”起来，如图8所示。

图八传输长线的光耦浮置处理
长线的“浮置”去掉了长线两头间的公共地线，不光有用消除了各电路的电流经公共地线时所发作杂讯电压构成互相窜扰，并且也有用地处理了长线驱动和阻抗匹配疑问；一同，受控设备短路时，还能维护体系不受危害。
过零查看电路中的光电阻隔
零穿插，即过零查看，指沟通电压过零点被主动查看进而发作驱动信号，使电子开关在此刻刻开端注册。现代的零穿插技能已与光电耦合技能相联络。图9为一种单片机数控沟通调压器中可运用的过零查看电路。

图九过零查看
220V沟通电压经电阻R1限流后直接加到2个反向并联的光电耦合器GD1，GD2的输入端。在沟通电源的正负半周，GD1和GD2别离导通，U0输出低电平，在沟通电源正弦波过零的顷刻间间，GD1和GD2均不导通，U0输出高电平。该脉冲信号经反闸整形后作为单片机的接连央求信号和可控矽的过零同步信号。
留神思项
（1）在光电耦合器的输入有些和输出有些有必要别离选用独立的电源，若两头共用一个电源，则光电耦合器的阻隔效果将失掉含义。
（2）当用光电耦合器来阻隔输入输出通道时，有必要对悉数的信号（包含数位量信号、操控量信号、状况信号）悉数阻隔，使得被阻隔的两头没有任何电气上的联络，不然这种阻隔是没有含义的。