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光电隔离器
阅读:9443时间:2010-09-06 15:55:09

  光电隔离器(optical coupler,英文缩写为OC)亦称光耦合器,简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,因而具有很强的共模抑制能力。所以,它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件,可以大大增加计算机工作的可靠性。

优点

  信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件,现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、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。在单片开关电源中,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。

结构

  1.输入和输出端之间绝缘,其绝缘电阻一般都大于10

  10Ω,耐压一般可超过1kV,有的甚至可以达到10kV以上。

  2.由于“光”传输的单向性,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。

应用

  光电隔离器可以组成多种多样的应用电路。如组成光电隔离电路,长传输线隔离器,TTL电路驱动器,CMOS电路驱动器,脉冲放大器等。目前,在A/D模拟转换开关,光斩波器,交流、直流固态继电器等方面也有广泛应用。光电隔离器的输入部分为红外发光二极管,可以采用TTL或CMOS数字电路驱动。图1、2为应用实例。

  在图1中,输出电压Vo受TTL电路反相器的控制,当反相器的控制输入信号为低电平时,信号反相使输出为高电平,红外发光二极管截止,光敏三极管不导通,Vo输出为高电平。反之Vo输出为低电平。从而实现TTL电路控制信号的隔离、传输和驱动作用。

  图2为CMOS门电路通过光电隔离器为中间传输媒介,驱动电磁继电器的应用实例。当CMOS反相器的输出控制信号为高电平时.其输出信号为低电平,Q晶体管截止,红外发光二极管不导通,光电隔离器中的输出达林顿管截止,继电器控制绕组J处于释放状态。反之继电器的控制绕组J吸合,继电器的触点可完成规定的控制动作,从而实现CMOS门电路对电磁继电器控制电路的隔离和驱动。

  选用输出部分为达林顿晶体管的光电隔离器,可以显著提高晶体管的电流放大系数,从而提高光电耦合部分的电流传输比CTR。这样,输入部分的红外发光二极管只需较小的正向导通电流If,就可以输出较大的负载电流,以驱动继电器、电机、灯泡等负载形式。

  达林顿晶体管输出形式的光电隔离器,其电流传输比CTR可达5000%,即Ic=5000×If ,适用于负载较大的应用场合。在采用光电隔离器驱动电磁继电器的控制绕组时,应在控制绕组两侧反向并联二极管D,以抑制吸动时瞬恋反电动势的作用,从而保护继电器产品。

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