光電耦合器(簡稱光耦),是一種把發(fā)光元件和光敏元件封裝在同一殼體內(nèi),中間通過電→光→電的轉換來傳輸電信號的半導體光電子器件。光電耦合器可根據(jù)不同要求,由不同種類的發(fā)光元件和光敏元件組合成許多系列的光電耦合器。目前應用最廣的是發(fā)光二極管和光敏三極管組合成的光電耦合器。
光耦以光信號為媒介來實現(xiàn)電信號的耦合與傳遞,輸入與輸出在電氣上完全隔離,具有抗干擾性能強的特點。對于既包括弱電控制部分,又包括強電控制部分的工業(yè)應用測控系統(tǒng),采用光耦隔離可以很好地實現(xiàn)弱電和強電的隔離,達到抗干擾目的。但是,使用光耦隔離需要考慮以下幾個問題:
① 光耦直接用于隔離傳輸模擬量時,要考慮光耦的非線性問題
② 光耦隔離傳輸數(shù)字量時,要考慮光耦的響應速度問題
③ 如果輸出有功率要求的話,還得考慮光耦的功率接口設計問題
1、光電耦合器非線性的克服
利用2個具有相同非線性傳輸特性的光電耦合器,T1和T2,以及2個射極跟隨器A1和A2組成,。如果T1和T2是同型號同批次的光電耦合器,可以認為他們的非線性傳輸特性是完全一致的,即K1(I1)=K2(I1),則放大器的電壓增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可見,利用T1和T2電流傳輸特性的對稱性,利用反饋原理,可以很好的補償他們原來的非線性。
2、提高光電耦合器的傳輸速度
用2只光電耦合器T1,T2接成互補推挽式電路,可以提高光耦的開關速度。
3、光耦的功率接口設計
就抗干擾設計而言,很多場合下,我們既能采用光電耦合器隔離驅動,也能采用繼電器隔離驅動。一般情況下,對于那些響應速度要求不很高的啟停操作,我們采用繼電器隔離來設計功率接口;對于響應時間要求很快的控制系統(tǒng),我們采用光電耦合器進行功率接口電路設計。這是因為繼電器的響應延遲時間需幾十ms,而光電耦合器的延遲時間通常都在10us之內(nèi),同時采用新型、集成度高、使用方便的光電耦合器進行功率驅動接口電路設計,可以達到簡化電路設計,降低散熱的目的。
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