一文详解光耦的作用与分类、使用技巧

什么是光耦
光耦合器(opticalcouplerequipment,英文缩写为ocep)又称光电隔离器或光电耦合器,简称光电耦合器。
它是一种以光为介质传输电信号的装置,通常是发光器(红外发光二极管)led)与接收器(光敏半导体管,光敏电阻)密封在同一管壳中。
当发光器在输入端发出光时,接收器接收光后产生光电流,从输出端流出“电—光—电”转换。
光电耦合器以光为介质将输入端信号耦合到输出端,因其体积小、使用寿命长、无接触、抗干扰能力强、输出与输入之间绝缘、单向传输信号等优点,在数字电路中得到了广泛的应用。
电路标识
光耦的主要特点如下:
1.输入和输出端之间绝缘,其绝缘电阻一般都大于10000mω,耐压一般可超过1kv,有的甚至可以达到10kv以上。
2.由于光接收器只能接受光源的信息,反之不能,所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象,其输出信号也不会影响输入端。
3.由于发光器件(砷化镓红外二极管)是阻抗电流驱动性器件,而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大,所以,光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。
4.容易和逻辑电路配合。
5.响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在毫秒甚至微秒级。
6.无触点、寿命长、体积小、耐冲击。
光耦的作用:
⑴应用于逻辑电路
⑵用作固体开关
⑶应用于触发电路
⑷光电耦合器应用于脉冲放大电路中的数字电路,可以放大脉冲信号。
⑸应用于线性电路
⑹应用于特殊场合
光耦的分类
由于光电耦合器的品种和类型非常多,在光电子data手册中,其型号超过上千种,通常可以按以下方法进行分类:
⑴按光路径分,可分为外光路光电耦合器(又称光电断续检测器)和内光路光电耦合器。外光路光电耦合器又分为透过型和反射型光电耦合器。
⑵按输出形式分,可分为:
a、光敏器件输出型,其中包括光敏二极管输出型,光敏三极管输出型,光电池输出型,光可控硅输出型等。
b、npn三极管输出型,其中包括交流输入型,直流输入型,互补输出型等。
c、达林顿三极管输出型,其中包括交流输入型,直流输入型。
d、逻辑门电路输出型,其中包括门电路输出型,施密特触发输出型,三态门电路输出型等。
e、低导通输出型(输出低电平毫伏数量级)。
f、光开关输出型(导通电阻小于10ω)。
g、功率输出型(igbt/mosfet等输出)。
h,光敏电阻型(通过光,控制输出电阻,输出电阻可以双向,可以交流,改变了pc817之类只能一个方向的不便,纯电阻材料,无极性输出,如lcr-0202)
光耦使用技巧
首先,为了使光耦合器构成的模拟隔离电路稳定实用,应尽量消除暗电流(icbo)的影响,以提高线性度。这样可以做到静态工作点ifq随温度的变化而自动调整,使输出信号保持对称性,使输入信号的动态范围随温度变化而自动变化,以抵消β值随温度变化的影响,保证电路工作状态的稳定性。
其次,光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递,输入与输出在电气上完全隔离,具有抗干扰性能强的特点。对于既包括弱电控制部分,又包括强电控制部分的工业应用测控系统,采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离,达到抗干扰目的。在使用光耦时,需要考虑以下几个问题:
1、光耦直接用于隔离传输模拟量时,要考虑光耦的非线性问题。
2、光耦隔离传输数字量时,要考虑光耦的响应速度问题。
3、如果输出有功率要求的话,还得考虑光耦的功率接口设计问题。

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