光電耦合

光電耦合

光電耦合的英文名字是:optical coupler,英文縮寫為OC,亦稱光電隔離器,簡稱光耦。光耦隔離就是採用光耦合器進行隔離,光耦合器的結構相當於把發光二極體和光敏(三極)管封裝在一起。發光二極體把輸入的電信號轉換為光信號傳給光敏管轉換為電信號輸出,由於沒有直接的電氣連線,這樣既耦合傳輸了信號,又有隔離干擾的作用。

基本介紹

簡介,<!--[編輯本段]-->光電耦合的分類,按光路徑分,按輸出形式分,按封裝形式分,按傳輸信號分,按速度分,按通道分,按隔離特性分,按工作電壓分,<!--[編輯本段]-->光電耦合的原理,<!--[編輯本段]-->光電耦合的優點及套用,

簡介

光電耦合是我們經常聽到的東西,是常見的電子器件,那么究竟什麼是光電耦合呢。大家知道放大電路一般是要分為好幾級的,但是不管怎么樣如果你用阻容元件的話,上下級電路總會發生或多或少的互相牽制互相影響,但是用了光電耦合器以後,這種顧慮就完全消失了,光電耦合器的原理是由一個發光二極體和一個光敏電阻組成的電路,發光二極體對準光敏電阻發光,這時候,光敏電阻兩端的電壓變化就反映了發光二極體光線強弱的變化,而發光二極體是接在前級電路上的。這樣就從根本上隔離了前級和後級電路,實現理想耦合。
光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉換器件。它由發光源和受光器兩部分組成。把發光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內,彼此間用透明絕緣體隔離。發光源的引腳為輸入端,受光器的引腳為輸出端,常見的發光源為發光二極體,受光器為光敏二極體光敏三極體等等。光電耦合器的種類較多,常見有光電二極體型、光電三極體型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、積體電路型等。

光電耦合的分類" ><!--[編輯本段]-->光電耦合的分類

由於光電耦合的品種和類型非常多,在光電子DATA手冊中,其型號超過上千種,通常可以按以下方法進行分類:

按光路徑分

可分為外光路光電耦合(又稱光電斷續檢測器)和內光路光電耦合。外光路光電耦合又分為透過型和反射型光電耦合。

按輸出形式分

a、光敏器件輸出型,其中包括光敏二極體輸出型,光敏三極體輸出型,光電池輸出型,光可控矽輸出型等。
b、NPN三極體輸出型,其中包括交流輸入型,直流輸入型,互補輸出型等。
c、達林頓三極體輸出型,其中包括交流輸入型,直流輸入型。
d、邏輯門電路輸出型,其中包括門電路輸出型,施密特觸發輸出型,三態門電路輸出型等。
e、低導通輸出型(輸出低電平毫伏數量級)。
f、光開關輸出型(導通電阻小餘10Ω)。
g、功率輸出型(IGBT/MOSFET等輸出)。

按封裝形式分

可分為同軸型,雙列直插型,TO封裝型,扁平封裝型,貼片封裝型,以及光纖傳輸型等。

按傳輸信號分

可分為數字型光電耦合(OC門輸出型,圖騰柱輸出型及三態門電路輸出型等)和線性光電耦合(可分為低漂移型,高線性型,寬頻型,單電源型,雙電源型等)。

按速度分

可分為低速光電耦合(光敏三極體、光電池等輸出型)和高速光電耦合(光敏二極體帶信號處理電路或者光敏積體電路輸出型)。

按通道分

可分為單通道,雙通道和多通道光電耦合。

按隔離特性分

可分為普通隔離光電耦合(一般光學膠灌封低於5000V,空封低於2000V)和高壓隔離光電耦合(可分為10kV,20kV,30kV等)。

按工作電壓分

可分為低電源電壓型光電耦合(一般5~15V)和高電源電壓型光電耦合(一般大於30V)。

光電耦合的原理"><!--[編輯本段]-->光電耦合的原理

在光電耦合器輸入端加電信號使發光源發光,光的強度取決於激勵電流的大小,此光照射到封裝在一起的受光器上後,因光電效應而產生了光電流,由受光器輸出端引出,這樣就實現了電一光一電的轉換。
基本工作特性(以光敏三極體為例)
1、共模抑制比很高
在光電耦合器內部,由於發光管和受光器之間的耦合電容很小(2pF以內)所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小,因而共模抑制比很高。
2、輸出特性
光電耦合器的輸出特性是指在一定的發光電流IF下,光敏管所加偏置電壓VCE和輸出電流IC之間的關係,當IF=0時,發光二極體不發光,此時的光敏電晶體集電極輸出電流稱為暗電流 ,一般很小。當IF>0時,在一定的IF作用下,所對應的IC基本上和VCE無關。IC和IF之間的變化成線性關係,用半導體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性和普通晶體三極體輸出特性相似。其測試連線如圖2,圖中D、C、E三根線分別對應B、C、E極,接在儀器插座上。
3、光電耦合器可作為線性耦合器使用。
在發光二極體上提供一個偏置電流,再把信號電壓通過電阻耦合到發光二極體上,這樣光電電晶體接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號,其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作於開關狀態,傳輸脈衝信號。在傳輸脈衝信號時,輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間,不同結構的光電耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。

光電耦合的優點及套用"><!--[編輯本段]-->光電耦合的優點及套用

  •  光電耦合的主要優點是:信號單向傳輸,輸入端和輸出端完全實現了電氣隔離隔離,輸出信號對輸入端無影響,抗干擾能力強,工作穩定,無觸點,使用壽命長,傳輸效率高。光電耦合是70年代發展起來產新型器件,現已廣泛用於電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振盪器、信號隔離、級間隔離、脈衝放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈衝放大、固態繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中,利用線性光電耦合可構成光耦反饋電路,通過調節控制端電流來改變占空比,達到精密穩壓目的。

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