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深入淺出常用元器件系列——光耦
時間:2021-12-23 06:41:43

光電耦合器(opticalcoupler,英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器或光耦合器,簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件,通常把發(fā)光器(紅外線發(fā)光二極管LED)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內(nèi)。當輸入端加電信號時發(fā)光二極管發(fā)出光線,光敏三極管接受光線之后就產(chǎn)生光電流,從輸出端流出,從而實現(xiàn)了“電—光—電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器,由于它具有體積小、壽命長、無觸點,抗干擾能力強,輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸信號等優(yōu)點,在數(shù)字電路上獲得廣泛的應用。

光耦合器的主要優(yōu)點是:信號單向傳輸,輸入端與輸出端完全實現(xiàn)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(wěn)定,無觸點,使用壽命長,傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件,現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)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(shù)字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機接口中。在單片開關(guān)電源中,利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路,通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比,達到精密穩(wěn)壓目的。

在光耦電路設(shè)計中,有兩個參數(shù)常常被人忽視,需要格外注意,

一個是反向電壓Vr(Reverse Voltage ),是指原邊發(fā)光二極管所能承受的最大反向電壓,超過此反向電壓,可能會損壞LED。而一般光耦中,這個參數(shù)只有5V左右,在存在反壓或振蕩的條件下使用時,要特別注意不要超過反向電壓。如,在使用交流脈沖驅(qū)動LED時,需要增加保護電路。

另外一個參數(shù)是光耦的電流傳輸比(current transfer ratio,簡稱CTR),是指在直流工作條件下,光耦的輸出電流與輸入電流之間的比值。光耦的CTR類似于三極管的電流放大倍數(shù),是光耦的一個極為重要的參數(shù),它取決于光耦的輸入電流和輸出電流值及電耦的電源電壓值,這幾個參數(shù)共同決定了光耦工作在放大狀態(tài)還是開關(guān)狀態(tài),其計算方法與三極管工作狀態(tài)計算方法類似。若輸入電流、輸出電流、電流傳輸比設(shè)計搭配不合理,可能導致電路不能工作在預想的工作狀態(tài)。

除上述兩個參數(shù)外,光耦還有幾個參數(shù)是比較重要的,如:

1)正向工作電壓Vf(Forward Voltage),Vf是指在給定的工作電流下,LED本身的壓降。常見的小功率LED通常以If=10mA來測試正向工作電壓,當然不同的LED,測試條件和測試結(jié)果也會不一樣。

2)集電極電流Ic(Collector Current)光敏三極管集電極所流過的電流,通常表示其最大值。

3)C-E飽和電壓Vce(sat)(C-E Saturation Voltage),即光敏三極管的集電極-發(fā)射極飽和壓降。

4)上升時間Tr (Rise Time)& 下降時間Tf(Fall Time),其定義與典型測試方法如下圖所示,它們反映了工作在開關(guān)狀態(tài)的光耦,其開關(guān)速度情況。

關(guān)鍵詞: 元器件 光耦 LED

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