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光耦合器的作用 组成及工作特性分析

来源 : 电子说 2019-08-07 14:14

光耦合器的作用 组成及工作特性分析0

光耦合器的作用 组成及工作特性分析

光耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它以光作为媒介把输入端的电信号转换为光信号,耦合到输出端再转换为电信号,因此称为光耦合器。由于光耦合器输入、输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。发光器件常采用发光二极管或激光管;接收器件常用光敏二极管、光敏晶体管及光集成电路等。

光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,因而具有很强的共模抑制能力。

工作特性:

(1)共模抑制比很高。在光耦合器内部,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。光耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下,光敏晶体管所加偏置电压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。IC与IF之间的变化呈线性关系,用半导体管特性图示仪测出的光耦合器的输出特性与普通晶体管输出特性相似。

(3)隔离特性。包括隔离电压、隔离电容和隔离电阻等。隔离电压即光耦合器输入端和输出端之间的绝缘耐压值;隔离电容即光耦合器件输入端和输出端之间的电容值;隔离电阻即半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。

(4)传输特性包括电流传输比上升时间和下降时间等。

(5)光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,这样光敏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做线性变化。光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耦合器输入、输出延迟时间相差很大。

光耦合器是70年代发展起来产新型器件,现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。

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