光電耦合器工作原理

常用光電耦合器型號(hào)參數(shù)PartNumberIFT(mA)maxVTM(V)maxDM(V)mindv/dt(V/us)minIDRM1(nA)maxVISOACRMS]MOC303115325010001005.3kVMOC303210325010001005.3kVMOC30335325010001005.3kVMOC304115340010001005.3kVMOC304210340010001005.3kVMOC30435340010001005.3kVMOC30611536006005005.3kVMOC30621036006005005.3kVMOC3063536006005005.3kVMOC30811538006005005.3kVMOC30821038006005005.3kVMOC3083538006005005.3kVMOC316210360010常用光電耦合器型號(hào)參數(shù)dth=521IFT(mA)maVTM(V)maDM(V)midv/dt(V/us)miIDRMVISOACRMSborder=1>Par1(nA)manxxnn]tNumberxMOC303115325010001005.3kVMOC303210325010001005.3kVMOC30335325010001005.3kVMOC304115340010001005.3kVMOC304210340010001005.3kVMOC30435340010001005.3kVMOC30611536006005005.3kVMOC30621036006005005.3kVMOC3063536006005005.3kVMOC30811538006005005.3kVMOC30821038006005005.3kVMOC3083538006005005.3kVMOC316210360010001005.3kVMOC31635360010001005.3kV光電耦合器工作原理光電耦合器件簡(jiǎn)介光電偶合器件（簡(jiǎn)稱光耦）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(guò)光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電一光和光一電的轉(zhuǎn)換器件。光電耦合器分為很多種類，圖1所示為常用的三極管型光電耦合器原理圖。

圖一最常用的光電耦合器之內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖三極管接收型4腳封裝圖二光電耦合器之內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖三極管接收型6腳封裝

圖三光電耦合器之內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖雙發(fā)光二極管輸入三極管接收型4腳封裝圖四光電耦合器之內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖可控硅接收型6腳封裝PD1PD2圖五光電耦合器之內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖雙二極管接收型6腳封裝光電耦合器之所以在傳輸信號(hào)的同時(shí)能有效地抑制尖脈沖和各種雜訊干擾，使通道上的信號(hào)雜訊比大為提高，主要有以下幾方面的原因：光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105?106Qo據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓會(huì)很小，只能形成很微弱的電流，由于沒(méi)有足夠的能量而不能使二極體發(fā)光，從而被抑制掉了。光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒(méi)有電氣聯(lián)系，也沒(méi)有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過(guò)光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號(hào)的產(chǎn)生。光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號(hào)線短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。因?yàn)楣怦詈掀骷妮斎牖芈泛洼敵龌芈分g可以承受幾千伏的高壓。光電耦合器的回應(yīng)速度極快，其回應(yīng)延遲時(shí)間只有10*左右，適于對(duì)回應(yīng)速度要求很高的場(chǎng)合。光電隔離技術(shù)的應(yīng)用微機(jī)介面電路中的光電隔離微機(jī)有多個(gè)輸入埠，接收來(lái)自遠(yuǎn)處現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳來(lái)的狀態(tài)信號(hào)，微機(jī)對(duì)這些信號(hào)處理后，輸出各種控制信號(hào)去執(zhí)行相應(yīng)的操作。在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣時(shí)，會(huì)存在較大的雜訊干擾，若這些干擾隨輸入信號(hào)一起進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)，會(huì)使控制準(zhǔn)確性降低，產(chǎn)生誤動(dòng)作。因而，可在微機(jī)的輸入和輸出端，用光耦作介面，對(duì)信號(hào)及雜訊進(jìn)行隔離。典型的光電耦合電路如圖6所示。該電路主要應(yīng)用在“A/D轉(zhuǎn)換器”的數(shù)位信號(hào)輸出，及由CPU發(fā)出的對(duì)前向通道的控制信號(hào)與類比電路的介面處，從而實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)間信號(hào)通路相聯(lián)的同時(shí)，在電氣通路上相互隔離，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)將類比電路和數(shù)位電路相互隔離，起到抑制交叉串?dāng)_的作用。+5V圖六光電耦合器接線原理對(duì)于線性類比電路通道，要求光電耦合器必須具有能夠進(jìn)行線性變換和傳輸?shù)奶匦裕蜻x擇對(duì)管，采用互補(bǔ)電路以提高線性度，或用V/F變換后再用數(shù)位光耦進(jìn)行隔離。功率驅(qū)動(dòng)電路中的光電隔離在微機(jī)控制系統(tǒng)中，大量應(yīng)用的是開關(guān)量的控制，這些開關(guān)量一般經(jīng)過(guò)微機(jī)的I/O輸出，而I/O的驅(qū)動(dòng)能力有限，一般不足以驅(qū)動(dòng)一些點(diǎn)磁執(zhí)行器件，需加接驅(qū)動(dòng)介面電路，為避免微機(jī)受到干擾，須采取隔離措施。如可控硅所在的主電路一般是交流強(qiáng)電回路，電壓較高，電流較大，不易與微機(jī)直接相連，可應(yīng)用光耦合器將微機(jī)控制信號(hào)與可控硅觸發(fā)電路進(jìn)行隔離。電路實(shí)例如圖7所示。*I2V圖七雙向可控硅（晶閘管）在馬達(dá)控制電路中，也可采用光耦來(lái)把控制電路和馬達(dá)高壓電路隔離開。馬達(dá)靠MOSFET或IGBT功率管提供驅(qū)動(dòng)電流，功率管的開關(guān)控制信號(hào)和大功率管之間需隔離放大級(jí)。在光耦隔離級(jí)一放大器級(jí)一大功率管的連接形式中，要求光耦具有高輸出電壓、高速和高共模抑制。遠(yuǎn)距離的隔離傳送在電腦應(yīng)用系統(tǒng)中，由于測(cè)控系統(tǒng)與被測(cè)和被控設(shè)備之間不可避免地要進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸，信號(hào)在傳輸過(guò)程中很易受到干擾，導(dǎo)致傳輸信號(hào)發(fā)生畸變或失真；另外，在通過(guò)較長(zhǎng)電纜連接的相距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間，常因設(shè)備間的地線電位差，導(dǎo)致地環(huán)路電流，對(duì)電路形成差模干擾電壓。為確保長(zhǎng)線傳輸?shù)目煽啃?，可采用光電耦合隔離措施，將2個(gè)電路的電氣連接隔開，切斷可能形成的環(huán)路，使他們相互獨(dú)立，提高電路系統(tǒng)的抗干擾性能。若傳輸線較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，可通過(guò)兩級(jí)光電耦合器將長(zhǎng)線完全"浮置”起來(lái)，如圖8所示。圖八傳輸長(zhǎng)線的光耦浮置處理長(zhǎng)線的"浮置”去掉了長(zhǎng)線兩端間的公共地線，不但有效消除了各電路的電流經(jīng)公共地線時(shí)所產(chǎn)生雜訊電壓形成相互竄擾，而且也有效地解決了長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)和阻抗匹配問(wèn)題；同時(shí)，受控設(shè)備短路時(shí)，還能保護(hù)系統(tǒng)不受損害。過(guò)零檢測(cè)電路中的光電隔離零交叉，即過(guò)零檢測(cè)，指交流電壓過(guò)零點(diǎn)被自動(dòng)檢測(cè)進(jìn)而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使電子開關(guān)在此時(shí)刻開始開通?，F(xiàn)代的零交叉技術(shù)已與光電耦合技術(shù)相結(jié)合。圖9為一種單片機(jī)數(shù)控交流調(diào)壓器中可使用的過(guò)零檢測(cè)電路。+5V圖九過(guò)零檢測(cè)220V交流電壓經(jīng)電阻R1限流后直接加到2個(gè)反向并聯(lián)的光電耦合器GD1，GD2的輸入端。在交流電源的正負(fù)半周，GD1和GD2分別導(dǎo)通，U0輸出低電平，在交流電源正弦波過(guò)零的瞬間，GD1和GD2均不導(dǎo)通，U0輸出高電平。該脈沖信號(hào)經(jīng)反閘整形后作為單片機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)和可控矽的過(guò)零同步信號(hào)。注意事項(xiàng)（1）在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源，若兩端共用一個(gè)電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義。（2）當(dāng)用光電耦合器來(lái)隔離輸入輸出通道時(shí)，必須對(duì)所有的信號(hào)（包括數(shù)位量信號(hào)、控制量信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)）全部隔離，使得被隔離的兩邊沒(méi)有任何電氣上的聯(lián)系，否則這種隔離是沒(méi)有意義的。常用的光電耦合器應(yīng)用電路

Q§Q光電耦合器具有體積小、使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng).無(wú)觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，因而在各種電子設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用.光電耦合器可用于隔離電路、負(fù)載接口及各種家用電器等電路中.下面介紹最常見的應(yīng)用電路.組成開關(guān)電路圖1電路中，當(dāng)輸入信號(hào)ui為低電平時(shí)，品體管V1處于截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器B1中發(fā)光二極管的電流近似為零，輸出端Q11、Q12間的電阻很大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”；當(dāng)ui為高電平時(shí)，v1導(dǎo)通，B1中發(fā)光二極管發(fā)光，Q11、Q12間的電阻變小，相當(dāng)于開關(guān)“接通”.該電路因Ui為低電平時(shí)，開關(guān)不通，故為高電平導(dǎo)通狀態(tài).同理，圖2電路中，因無(wú)信號(hào)（Ui為低電平）時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通，故為低電平導(dǎo)通狀態(tài).組成邏輯電路

圖3電路為“與門”邏輯電路。其邏輯表達(dá)式為P=A.B.圖中兩只光敏管串聯(lián)，只有當(dāng)輸入邏輯電平A=1、B=1時(shí)，輸出P=1.同理，還可以組成“或門”、“與非門”、“或非門”等邏輯電路.組成隔離耦合電路電路如圖4所示.這是一個(gè)典型的交流耦合放大電路.適當(dāng)選取發(fā)光回路限流電阻R1,使B4的電流傳輸比為一常數(shù)，即可保證該電路的線性放大作用。組成高壓穩(wěn)壓電路

3DG273DK4+24V3DG64N252.2k3DG660?120V調(diào)整管3DD151o~驅(qū)動(dòng)管電略如圖5所示.驅(qū)動(dòng)管需采用耐壓較高的品體管（圖中驅(qū)動(dòng)管為3DG27）。當(dāng)輸出電壓增大時(shí)，V55的偏壓增加，B53DG273DK4+24V3DG64N252.2k3DG660?120V調(diào)整管3DD151o~驅(qū)動(dòng)管5.組成門廳照明燈自動(dòng)控制電路電路如圖6所示。A是四組模擬電子開關(guān)（S1飛4）：S1,S2,S3并聯(lián)（可增加驅(qū)動(dòng)功率及抗干擾能力）用于延時(shí)電路，當(dāng)其接通電源后經(jīng)R4,B6驅(qū)動(dòng)雙向可控硅VT，VT直接控制門廳照明燈H；S4與外接光敏電阻Rl等構(gòu)成環(huán)境光線檢測(cè)電路。當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，安裝在門框上的常閉型干簧管KD受到門上磁鐵作用，其觸點(diǎn)斷開，S1，S2,S3處于數(shù)據(jù)開狀態(tài)。晚間主人回家打開門，磁鐵遠(yuǎn)離KD，KD觸點(diǎn)閉合。此時(shí)9V電源整流后經(jīng)R1向C1充電，C1