光耦合器的作用和应用的电路路线图

2022-03-03 15:37分类：电子元器件阅读：

光耦合器（opTIcal coupler，英文简写为OC）亦称光学隔离器或光耦合器，通称光电耦合器。它是以光为载体来传递信号的元器件，一般把闪光器（红外感应发光二极管LED）与受光器（感光半导体材料管）封裝在同一列管式内。当键入端加信号时发亮器发送光源，受光器接收光源以后就发生光电流，从輸出端排出，进而达到了“电—光—电”变换。一般光耦合器只有传送数据（电源开关）数据信号，不宜传送脉冲信号。近些年推出的线形光耦合器可以传送持续改变的模仿工作电压或仿真模拟电流量数据信号，使其主要用途大幅扩宽。

1 光耦合器的类别及功能特性
1.1 光耦合器的种类
光耦合器有调心轴承直插入式、列管式、光导式等多种多样封装类型，其类型达数十种。光耦合器的归类及內部电源电路如图所示1所显示。图上是8种常见设备的型号规格：(a)通用性(无基极导线)；(b)通用性(有基极导线)；(c)达林顿管型；(d)快速型；(e)光集成电路芯片；(f)光纤线型；(g)感光可控硅型；(h)感光场效管型。

1.2 光耦合器的使用性能特性
光耦合器的具体优势是单边传送数据信号，键入端与輸出端彻底达到了电气隔离，抗干扰性强，使用期限长，传送高效率。它普遍用以脉冲信号变换、数据信号防护、级间防护、电路、长距离数据信号传送、单脉冲变大、中间继电器(SSR)、仪表设备、通讯设备及微型机插口中。在片式开关电源电路中，运用线形光耦合器可组成光电耦合器集成运放电路，根据调整操纵端电流量来转变pwm占空比，做到高精密稳压管目地。

1.3 光耦合器的性能参数

关键有发光二极管正方向损耗VF、正方向电流量IF、电流量传送比CTR、键入级与輸出级中间的接地电阻、集电结-发射极反方向击穿电压V(BR)CEO、集电结-发射极饱和状态损耗VCE(sat)。除此之外，在传送模拟信号时还需考虑到增益值、上升幅度、时间延迟和储存時间等主要参数。

常见主要参数：
正方向损耗VF：二极管根据的正面电流量为标准值时，正负中间所造成的电流。
正方向电流量IF：在被测管两边加一定的顺向工作电压时二极管中穿过的电流量。
反方向电流量IR：在被测管两边加要求反方向工作标准电压VR时，二极管中穿过的电流量。
反方向击穿电压VBR：：被测管根据的方向电流量IR为标准值时，在磁极间所造成的电流。
结电容CJ：在要求偏压下，被测管两边的电容器值。
反方向击穿电压V(BR)CEO：发光二极管引路，集电结电流量IC为标准值，集电结与发送集间的电流。
輸出饱和状态损耗VCE(sat)：发光二极管工作中电流量IF和集电结电流量IC为标准值时，并维持IC/IF≤CTRmin时（CTRmin在被测管技术性标准中要求）集电结与发射极相互间的电流。
反方向截至电流量ICEO：发光二极管引路，集电结至发射极间的工作电压为标准值时，穿过集电结的工作电流为反方向截至电流量。
电流量传送比CTR：输出管的工作标准电压为标准值时，輸出电流量和发光二极管正方向电流量之之比电流量传送比CTR。
单脉冲增益值tr、上升幅度tf：光耦合器在要求工作中情况下，发光二极管键入要求电流量IFP的脉冲信号波，輸出端管则导出相对应的脉冲信号波，从輸出脉冲前沿力度的10%到90%，所需的时间为单脉冲增益值tr。从輸出脉冲后沿力度的90%到10%，所需的时间为单脉冲上升幅度tf。
传送时间延迟tPHL、tPLH：光耦合器在要求工作中情况下，发光二极管键入要求电流量IFP的脉冲信号波，輸出端管则导出相对应的脉冲信号波，从键入脉冲前沿力度的50%到輸出单脉冲脉冲信号降低到1.5V时需需的时间为传送时间延迟tPHL。从键入脉冲后沿力度的50%到輸出单脉冲脉冲信号升高到1.5V时需需的时间为传送时间延迟tPLH。
入出间防护电容器CIO：光耦合器件键入端和輸出端中间的电容器值。
入出间防护电阻器RIO：半导体材料光耦合器键入端和輸出端中间的接地电阻值。
入出间防护工作电压VIO：光耦合器键入端和輸出端中间绝缘层抗压值。?
电流量传送比为光耦合器的主要主要参数，一般用直流电流传送比以表明。当输出电压维持稳定时，它相当于直流电輸出电流量IC与直流电键入电流量IF的百分数。

选用一只光敏三极管的光耦合器，CTR的范畴大多数为20%～300%（如4N35），而PC817则为80%～160%，达林顿管型光耦合器（如4N30）可以达到100%～5000%。这说明欲得到相同的输入输出电流量，后面一种只需较小的键入电流量。因而，CTR主要参数与晶体三极管的hFE有某类共同之处。线形光耦合器与一般光耦合器典型性的CTR-IF特点曲线图，各自如图2中的斜线和虚线所显示。

一般光耦合器的CTR-IF特点曲线图呈离散系统，在IF较钟头的非线性失真尤其比较严重，因而它不宜传送脉冲信号。线形光耦合器的CTR-IF特点曲线图具备优良的线性，特别是在传送小数据信号时，其交流电路传送比(ΔCTR＝ΔIC/ΔIF)很贴近于直流电流传送比CTR值。因而，它合适传送仿真模拟工作电压或电流量数据信号，能使輸出与键入中间呈线性相关。这也是其关键特点。
2 线形光耦合器的产品类别及选择标准
2.1 线形光耦合器的产品类别
线形光耦合器的常见商品及基本参数见表1，这种光电耦合器均以光敏三极管做为接受管。

2.2 线形光耦合器的选择标准
在设计方案光电耦合器意见反馈式开关电源电路时需要合理挑选线形光耦合器的规格及主要参数，选择标准以下：
①光耦合器的电流量传送比(CTR)的容许标准是50%～200%。这主要是因为当CTR＜50%时，光电耦合器中的LED就必须很大的工作中电流量(IF＞5.0mA)，才可以一切正常操纵片式开关电源电路IC的pwm占空比，这会扩大光电耦合器的功能损耗。若CTR＞200%，在起动线路或是当负荷产生转变时，有可能将片式开关电源电路误开启，危害一切正常輸出。
②建议选用线形光耦合器，其优点是CTR值可以在一定区域内做线形调节。
③由美国埃索柯姆(Isocom)企业、英国摩托罗拉公司制造的4N&TImes;&TImes;系列产品(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器，现阶段在我国运用地十分广泛。由于该类光耦合器展现电源开关特点，其线性差，适合传送模拟信号(高、低电频)，因而不强烈推荐用在开关电源电路中。

光学偶合器件（通称光电耦合器）是把发亮元器件（如发亮二极体）和感光元器件（如光敏三极管）拼装在一起，根据光源完成藕合组成电—光跟光—电的变换元器件。光耦合器分成许多类型，图1所显示为常见的三极管型光耦合器电路原理图。

当电子信号送进光耦合器的键入端时，发亮二极体根据交流电而发亮，感光元器件遭受阳光照射后造成电流量，CE通断；当键入端信号不好，发亮二极体没亮，光敏三极管截至，CE堵塞。针对多位量，当键入为低电频“0”时，光敏三极管截至，輸出为上拉电阻“1”；当键入为上拉电阻“1”时，光敏三极管饱和状态通断，輸出为低电频“ 0”。若基极有变压器接地线则可达到温度补偿、检验调配规定。这类光耦合器特性不错，价格低，因此使用普遍。