光耦合器的技術特性與應用
發布時間:2008-11-04
中心議題:
- 光耦合器的優點
- 光耦合器的性能及類型
解決方案:
- 光耦合器具有良好的電絕緣能力和抗幹擾能力
- 輸入和輸出間的電隔離度取決於兩部分供電電源間的絕緣電阻
- 盡量消除暗電流的影響,使光耦合器構成的模擬隔離電路穩定實用
光耦合器(optical coupler,英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器,簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用,所以,它在各種電路中得到廣泛的應用。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:光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極管(LED),使之發出一定波長的光,被光探測器接收而產生光電流,再經過進一步放大後輸出。這就完成了電—光—電的轉換,從而起到輸入、輸出、隔(ge)離(li)的(de)作(zuo)用(yong)。由(you)於(yu)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)間(jian)互(hu)相(xiang)隔(ge)離(li),電(dian)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)具(ju)有(you)單(dan)向(xiang)性(xing)等(deng)特(te)點(dian),因(yin)而(er)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)電(dian)絕(jue)緣(yuan)能(neng)力(li)和(he)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)。又(you)由(you)於(yu)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)屬(shu)於(yu)電(dian)流(liu)型(xing)工(gong)作(zuo)的(de)低(di)阻(zu)元(yuan)件(jian),因(yin)而(er)具(ju)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)共(gong)模(mo)抑(yi)製(zhi)能(neng)力(li)。所(suo)以(yi),它(ta)在(zai)長(chang)線(xian)傳(chuan)輸(shu)信(xin)息(xi)中(zhong)作(zuo)為(wei)終(zhong)端(duan)隔(ge)離(li)元(yuan)件(jian)可(ke)以(yi)大(da)大(da)提(ti)高(gao)信(xin)噪(zao)比(bi)。在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)數(shu)字(zi)通(tong)信(xin)及(ji)實(shi)時(shi)控(kong)製(zhi)中(zhong)作(zuo)為(wei)信(xin)號(hao)隔(ge)離(li)的(de)接(jie)口(kou)器(qi)件(jian),可(ke)以(yi)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)計(ji)算(suan)機(ji)工(gong)作(zuo)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。
光耦合器的主要優點是:信(xin)號(hao)單(dan)向(xiang)傳(chuan)輸(shu),輸(shu)入(ru)端(duan)與(yu)輸(shu)出(chu)端(duan)完(wan)全(quan)實(shi)現(xian)了(le)電(dian)氣(qi)隔(ge)離(li)隔(ge)離(li),輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)對(dui)輸(shu)入(ru)端(duan)無(wu)影(ying)響(xiang),抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)強(qiang),工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding),無(wu)觸(chu)點(dian),使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)長(chang),傳(chuan)輸(shu)效(xiao)率(lv)高(gao)。光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)是(shi)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、多諧振蕩器、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tong信xin設she備bei及ji微wei機ji接jie口kou中zhong。在zai單dan片pian開kai關guan電dian源yuan中zhong,利li用yong線xian性xing光guang耦ou合he器qi可ke構gou成cheng光guang耦ou反fan饋kui電dian路lu,通tong過guo調tiao節jie控kong製zhi端duan電dian流liu來lai改gai變bian占zhan空kong比bi,達da到dao精jing密mi穩wen壓ya目mu的de。
shijinianlai,xinxingguangouheqibuduanyongxian,manzulegezhongguangkongzhideyaoqiu。qiyingyongfanweiyikuozhandaojiceyiqi,jingmiyiqi,gongyeyongdianziyiqi,jisuanjijiqiwaibushebei、通信機、信號機和道路情報係統,電力機械等領域。這裏側重介紹該器件的工作特性,驅動和輸出電路及部分實際應用電路。
近jin年nian來lai問wen世shi的de線xian性xing光guang耦ou合he器qi能neng夠gou傳chuan輸shu連lian續xu變bian化hua的de模mo擬ni電dian壓ya或huo模mo擬ni電dian流liu信xin號hao,使shi其qi應ying用yong領ling域yu大da為wei拓tuo寬kuan。下xia麵mian分fen別bie介jie紹shao光guang耦ou合he器qi的de工gong作zuo原yuan理li及ji檢jian測ce方fang法fa。
光耦合器的性能及類型
用於傳遞模擬信號的光耦合器的發光器件為二極管、guangjieshouqiweiguangminsanjiguan。dangyoudianliutongguofaguangerjiguanshi,bianxingchengyigeguangyuan,gaiguangyuanzhaoshedaoguangminsanjiguanbiaomianshang,shiguangminsanjiguanchanshengjidianjidianliu,gaidianliudedaxiaoyuguangzhaodeqiangruo,yijiliuguoerjiguandezhengxiangdianliudedaxiaochengzhengbi。youyuguangouheqideshuruduanheshuchuduanzhijiantongguoguangxinhaolaichuanshu,yinerliangbufenzhijianzaidianqishangwanquangeli,meiyoudianxinhaodefankuiheganrao,guxingnengwending,kangganraonengliqiang。faguangguanheguangminguanzhijiandeouhedianrongxiao(2pf左右)、耐壓高(2.5KV左右),故共模抑製比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決於兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外,因其輸入電阻小(約10Ω),對高內阻源的噪聲相當於被短接。因此,由光耦合器構成的模擬信號隔離電路具有優良的電氣性能。
shishishang,guangouheqishiyizhongyouguangdianliukongzhidedianliuzhuanyiqijian,qishuchutexingyuputongshuangjixingjingtiguandeshuchutexingxiangsi,yinerkeyijiangqizuoweiputongfangdaqizhijiegouchengmonifangdadianlu,bingqieshuruyushuchujiankeshixiandiangeli。raner,zheleifangdadianludegongzuowendingxingjiaocha,wushiyongjiazhi。jiuqiyuanyinzhuyaoyouliangdian:一是光耦合器的線性工作範圍較窄,且隨溫度變化而變化;二是光耦合器共發射極電流傳輸係數β和集電極反向飽和電流ICBO(即暗電流)受溫度變化的影響明顯。因此,在實際應用中,除應選用線性範圍寬、線性度高的光耦合器來實現模擬信號隔離外,還必須在電路上采取有效措施,盡量消除溫度變化對放大電路工作狀態的影響。
從光耦合器的轉移特性與溫度的關係可以看出,若使光耦合器構成的模擬隔離電路穩定實用,則應盡量消除暗電流(ICBO)的影響,以提高線性度,做到靜態工作點IFQ隨溫度的變化而自動調整,以使輸出信號保持對稱性,使輸入信號的動態範圍隨溫度變化而自動變化,以抵消β值隨溫度變化的影響,保證電路工作狀態的穩定性。
光耦合器的類型
光耦合器有管式、雙列直插式和光導纖維式等封培育形式,其種類達數十種。光耦合器的種類達數十種,主要有通用型(又分無基極引線和基極引線兩種)、達林頓型、施密特型、高速型、光集成電路、光纖維、光敏晶閘管型(又分單向晶閘管、雙向晶閘管)、光敏場效應管型。此外還有雙通道式(內部有兩套對管)、高增益型、交-直流輸入型等等。國外生產廠家有英國ISOCOM公司等,國內廠家的蘇州半導體總廠等。
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