英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器或光電耦合器,簡(jiǎn)稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號(hào)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(dǎo)體管)封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線,受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流,從輸出端流出,從而實(shí)現(xiàn)了“電—光—電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器,由于它具有體積小、壽命長(zhǎng)、無觸點(diǎn),抗干擾能力強(qiáng),輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn),在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。
工作原理
耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用,
目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成:光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(LED),使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光,被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流,再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換,從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離,電信號(hào)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。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件,因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以,它在長(zhǎng)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(hào)隔離的接口器件,可以大大提高計(jì)算機(jī)工作的可靠性。
優(yōu)點(diǎn)
光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是:信號(hào)單向傳輸,輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離,輸出信號(hào)對(duì)輸入端無 影響,抗干擾能力強(qiáng),工作穩(wěn)定,無觸點(diǎn),使用壽命長(zhǎng),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(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)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(jī)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(dá)到精密穩(wěn)壓目的。
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。
由于光電耦合器的品種和類型非常多,在光電子DATA手冊(cè)中,其型號(hào)超過上千種,通常可以按以下方法進(jìn)行分類:
⑴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(cè)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。
⑵按輸出形式分,可分為:
a、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。
b、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。
c、達(dá)林頓三極管輸出型,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(fā)輸出型,三態(tài)門電路輸出型等。
e、低導(dǎo)通輸出型(輸出低電平毫伏數(shù)量級(jí))。
f、光開關(guān)輸出型(導(dǎo)通電阻小余10Ω)。
g、功率輸出型(IGBT/MOSFET等輸出)。
⑷按傳輸信號(hào)分,可分為數(shù)字型光電耦合器(OC門輸出型,圖騰柱輸出型及三態(tài)門電路輸出型等)和線性光電耦合器(可分為低漂移型,高線性型,寬帶型,單電源型,雙電源型等)。
⑸按速度分,可分為低速光電耦合器(光敏三極管、光電池等輸出型)和高速光電耦合器(光敏二極管帶信號(hào)處理電路或者光敏集成電路輸出型)。
⑹按通道分,可分為單通道,雙通道和多通道光電耦合器。
⑺按隔離特性分,可分為普通隔離光電耦合器(一般光學(xué)膠灌封低于5000V,空封低于2000V)和高壓隔離光電耦合器(可分為10kV,20kV,30kV等)。
⑻按工作電壓分,可分為低電源電壓型光電耦合器(一般5~15V)和高電源電壓型光電耦合器(一般大于30V)。
1.輸入和輸出端之間絕緣,其絕緣電阻一般都大于10000MΩ,耐壓一般可超過1kV,有的甚至可以達(dá)到10kV以上。
2.由于光接收器只能接受光源的信息,反之不能,所以信號(hào)從光源單向傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r(shí)不會(huì)出現(xiàn)反饋現(xiàn)象,其輸出信號(hào)也不會(huì)影響輸入端。
3.由于發(fā)光器件(砷化鎵紅外二極管)是阻抗電流驅(qū)動(dòng)性器件,而噪音是一種高內(nèi)阻微電流電壓信號(hào)。因此光電耦合器件的共模抑制比很大,所以,光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。
4.容易和邏輯電路配合。
5.響應(yīng)速度快。光電耦合器件的時(shí)間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒極。
6.無觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、體積小、耐沖擊。
性能特點(diǎn)
光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào),輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離,抗干擾能力強(qiáng),使用壽命長(zhǎng),傳輸效率高。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、開關(guān)電路、遠(yuǎn)距離信號(hào)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(jī)接口中。由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小,因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小,它所能提供的電流并不大,不易使半導(dǎo)體二極管發(fā)光;由于光電耦合器的外殼是密封的,它不受外部光的影響;光電耦合器的隔離電阻很大(約1012Ω)、隔離電容很小(約幾個(gè)pF)所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。線性方式工作的光電耦合器是在光電耦合器的輸入端加控
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