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光电耦合器原理和特点

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发表于 2020-1-3 14:25:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
光电耦合器一样,它将发光二极管和光敏三极管组装在一起并利用光信号来传递信息,实现电路信号的电->光->电的传输(光电耦合电路),这样的目的是为了电路的输入与电气上处于完全隔离的状态,实现输入输出部分的电气隔离,提高其抗干扰能力和可靠性及稳定性,这种信息传递方式优于所有采用变压器和继电器作隔离来进行信号传递的一般解决方案,但是它的优势在于高速,也就是信号的传输速度快,在对信号的传输有速度要求的设计中是很常用的。
  我们用6N137来具体说明,其他的产品可以依次类推,详细参考产品手册即可,其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成,其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。
  其工作原理是信号从脚2和脚3输入,发光二极管发光,经片内光通道传到光敏二极管,反向偏置的光敏管光照后导通,经电流-电压转换后送到与门的一个输入端,与门的另一个输入为使能端,当使能端为高时与门输出高电平,经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。当输入信号电流小于触发阈值或使能端为低时,输出高电平,但这个逻辑高是集电极开路的,可针对接收电路加上拉电阻或电压调整电路。
  (1)特点和优点
  它具有可单向传递信息、通频带宽、寄生反馈小、消噪能力强、抗电磁干扰性能好等特点,因而无论在数字电路还是在模拟电路中均得到了越来越广泛的应用,并且还具有有体积小、耦合密切、驱动功率小、动作速度快、工作温度范围宽等优点,随着半导体器件的发展,各种性能参数将得到提升。
  这些产品具备强稳的抗噪声能力、高弹性的供电电压运作范围以及多种小巧的封装选择,并具备高共模拒斥和短传播延迟,提供强稳有效率的运作,可减少 PCB 板的空间,应用于 AC 和 DC 无刷马达驱动器、工业变频器、空调机、再生能源转换器、缝纫机和交换电源的IPM界面,以及闸极驱动应用和一般数位隔离;短传播延迟,提供快速开关速度,进而降低停滞时间并提高移动的效率和精密度,它的响应速度到达ns数量级,极大的拓展了光电耦合器在数字信号处理中的应用。
  (2)需要关注参数(常见光电耦合器参数)
  A、输入参数 INPUT DATA
  B、工作电压范围 Operating Voltage Range
  C、输入直流电压 Input DC Voltage
  D、典型输入电流 Type Input Current
  E、典型传输频率 Transmission Frequency
  F、输出参数 OUTPUT DATA
  G、工作电压范围 Operating Voltage Range
  H、连续负载电流输出电流 Continuous Load Current
  还包括转换速率、摆率、扇出系数、最大输入输出电路、工作温度等参数。
  (3)应用分析(光电耦合器的应用)
  A、可用于PLC高速计数器、伺服电机控制、旋转编码器控制、光栅尺输出及PLC与单片机脉冲等信号转换LC、伺服电机控制系统抗干扰处理;各类标准、非标脉冲信号互转;任意波形(正弦波、三角波、非规则波形)转方波脉冲信号等方面。
  B、在开关电路中,往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离,对于一般的电子开关来说是很难做到的,但用它却很容易实现。
  C、用于双稳态输出电路,由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路,可有效地解决输出与负载隔离地问题。
  D、构成各种逻辑电路,由于其抗干扰性能和隔离性能比晶体管好,因此,由它构成的逻辑电路更可靠。
  E、应用于数字电路,可以将脉冲信号进行放大。
  F、应用于高压控制,取代变压器,代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。
  G、用于双稳态输出电路,由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路,可有效地解决输出与负载隔离地问题。
  H、应用于线性电路中,具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。


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