光耦合器(opticalcoupler equipment,英文縮寫為OCEP)亦稱光電隔離器或光電耦合器,簡稱光耦。它是把發(fā)光器件(如發(fā)光二極體)和光敏器件(如光敏三極管)組裝在一起,通過光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電—光和光—電的轉(zhuǎn)換器件,從而起到輸入、輸出、隔離的作用。接下來文中將簡單介紹光耦的主要參數(shù)及分類,一起來看看吧!
光耦主要的參數(shù)
1、反向電流IR:在被測管兩端加規(guī)定反向工作電壓VR時(shí),二極管中流過的電流。
2、反向擊穿電壓VBR:被測管通過的反向電流IR為規(guī)定值時(shí),在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。
3、正向壓降VF:二極管通過的正向電流為規(guī)定值時(shí),正負(fù)極之間所產(chǎn)生的電壓降。
4、正向電流IF:在被測管兩端加一定的正向電壓時(shí)二極管中流過的電流。結(jié)電容CJ:在規(guī)定偏壓下,被測管兩端的電容值。
5、反向擊穿電壓V(BR)CEO:發(fā)光二極管開路,集電極電流IC為規(guī)定值,集電極與發(fā)射集間的電壓降。
6、輸出飽和壓降VCE(sat):發(fā)光二極管工作電流IF和集電極電流IC為規(guī)定值時(shí),并保持IC/IF≤CTRmin時(shí)(CTRmin在被測管技術(shù)條件中規(guī)定)集電極與發(fā)射極之間的電壓降。
7、反向截止電流ICEO:發(fā)光二極管開路,集電極至發(fā)射極間的電壓為規(guī)定值時(shí),流過集電極的電流為反向截止電流。
8、電流傳輸比CTR:輸出管的工作電壓為規(guī)定值時(shí),輸出電流和發(fā)光二極管正向電流之比為電流傳輸比CTR。
9、脈沖上升時(shí)間tr,下降時(shí)間tf:光耦合器在規(guī)定工作條件下,發(fā)光二極管輸入規(guī)定電流IFP的脈沖波,輸出端管則輸出相應(yīng)的脈沖波,從輸出脈沖前沿幅度的10%到90%,所需時(shí)間為脈沖上升時(shí)間tr。從輸出脈沖后沿幅度的90%到10%,所需時(shí)間為脈沖下降時(shí)間tf。
10、傳輸延遲時(shí)間tPHL,tPLH:從輸入脈沖前沿幅度的50%到輸出脈沖電平下降到1.5V時(shí)所需時(shí)間為傳輸延遲時(shí)間tPHL。從輸入脈沖后沿幅度的50%到輸出脈沖電平上升到1.5V時(shí)所需時(shí)間為傳輸延遲時(shí)間tPLH。
11、入出間隔離電容CIO:光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值。
12、入出間隔離電阻RIO:半導(dǎo)體光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣電阻值。
13、入出間隔離電壓VIO:光耦合器輸入端和輸出端之間絕緣耐壓值。
光耦的分類
光電耦合器分為兩種:一種為非線性光耦,另一種為線性光耦。非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的,這類光耦適合于開關(guān)信號的傳輸,不適合于傳輸模擬量。常用的4N系列光耦屬于非線性光耦。
線性光耦的電流傳輸特性曲線接近直線,并且小信號時(shí)性能較好,能以線性特性進(jìn)行隔離控制。常用的線性光耦是PC817A—C系列。
開關(guān)電源中常用的光耦是線性光耦。如果使用非線性光耦,有可能使振蕩波形變壞,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)寄生振蕩,使數(shù)千赫的振蕩頻率被數(shù)十到數(shù)百赫的低頻振蕩依次為號調(diào)制。由此產(chǎn)生的后果是對彩電,彩顯,VCD,DCD等等,將在圖像畫面上產(chǎn)生干擾。同時(shí)電源帶負(fù)載能力下降。在彩電,顯示器等開關(guān)電源維修中如果光耦損壞,一定要用線性光耦代換。常用的4腳線性光耦有PC817A----C。PC111TLP521等常用的六腳線性光耦有:LP632TLP532PC614PC714PS2031等。常用的4N254N264N354N36是不適合用于開關(guān)電源中的,因?yàn)檫@4種光耦均屬于非線性光耦。
由于光電耦合器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(jìn)行分類:
(一)按光路徑分,可分為外光路光電耦合器(又稱光電斷續(xù)檢測器)和內(nèi)光路光電耦合器。外光路光電耦合器又分為透過型和反射型光電耦合器。
(二)按輸出形式分,可分為:
1、光敏器件輸出型,其中包括光敏二極管輸出型,光敏三極管輸出型,光電池輸出型,光可控硅輸出型等。
2、NPN三極管輸出型,其中包括交流輸入型,直流輸入型,互補(bǔ)輸出型等。
3、達(dá)林頓三極管輸出型,其中包括交流輸入型,直流輸入型。
4、邏輯門電路輸出型,其中包括門電路輸出型,施密特觸發(fā)輸出型,三態(tài)門電路輸出型等。
5、低導(dǎo)通輸出型(輸出低電平毫伏數(shù)量級)。
6、光開關(guān)輸出型(導(dǎo)通電阻小于10Ω)。
7、功率輸出型(IGBT/MOSFET等輸出)。
8,光敏電阻型(通過光,控制輸出電阻,輸出電阻可以雙向,可以交流,改變了PC817之類只能一個(gè)方向的不便,純電阻材料,無極性輸出,如LCR-0202)
光耦在電力電子通信、傳統(tǒng)工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn),因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。所以,它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號隔離的接口器件,可以大大提高計(jì)算機(jī)工作的可靠性。