电能表元器件文章标题    光电耦合器的作用


光电耦合器的作用

1. 光电耦合器简介

    光电耦合器是一种把红外光发射器件和红外光接受器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。当输入 电信号加到输入端发光器件LED上,LED发光,光接受器件接受光信号并转换成电信号,然后将电信号直接输出,或者将电信号放大处理成标准数字电平输出, 这样就实现了电-光-电的转换及传输,光是传输的媒介,因而输入端与输出端在电气上是绝缘的,也称为电隔离。

2. 光电耦合器的作用

由于光耦种类繁多,结构独特,优点突出,因而其应用十分广泛,主要应用以下场合:
(1) 在逻辑电路上的应用
光电耦合器可以构成各种逻辑电路,由于光电耦合器的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。
(2) 作为固体开关应用
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,但用光电耦合器却很容易实现。
(3) 在触发电路上的应用
将光电耦合器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。
(4) 在脉冲放大电路中的应用
光电耦合器应用于数字电路,可以将脉冲信号进行放大。
(5) 在线性电路上的应用
线性光电耦合器应用于线性电路中,具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。
(6) 特殊场合的应用
光电耦合器还可应用于高压控制,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。

3. 工作原理

在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光,光的强度取决于激励电流的大小,此光照射到封装在一起的受光器上后,因光电效应而产生了光电流,由受光器输出端引出,这样就实现了电一光一电的转换。   

基本工作特性(以光敏三极管为例)   

1、共模抑制比很高

在光电耦合器内部,由于发光管和受光器之间的耦合电容很小(2pF以内)所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小,因而共模抑制比很高。   

    2、 输出特性   

    光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下,光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系,当IF=0时,发光二极管不发光,此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流,一般很小。当IF>0时,在一定的IF作用下,所对应的IC基本上与VCE无关。ICIF之间的变化成线性关系,用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。   

    3光电耦合器可作为线性耦合器使用   

在发光二极管上提供一个偏置电流,再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上,这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号,其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态,传输脉冲信号。在传输脉冲信号时,输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间,不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。

 

4. 光电耦合器的优点
光电耦合器因为其独特的结构特点,因此在实际使用过程中,具有以下明显的优点:
(1) 能够有效抑制接地回路的噪声,消除地干扰,使信号现场与主控制端在电气上完*隔离,避免了主控制系统受到意外损坏。
(2) 可以在不同电位和不同阻抗之间传输电信号,且对信号具有放大和整形等功能,使得实际电路设计大为简化。
(3) 开关速度快,高速光电耦合器的响应速度到达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。
(4) 体积小,器件多采用双列直插封装,具有单通道、双通道以及多达八通道等多种结构,使用十分方便。
(5) 可替代变压器隔离,不会因触点跳动而产生尖峰噪声,且抗震动和抗冲击能力强。
(6) 高线性型光电耦合器除了用于电源监测等,还被用于医用设备,能有效地保护病人的人生安全。