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带您认识光电耦合器件

更新时间  2021-06-15 14:22:03深圳市克里雅半导体有限公司阅读
一、光电耦合器件简介: 
光耦合器件(简称光耦合器)是将发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如光敏三极管)组装在一起,通过光实现耦合形成 电-光和光-电的转换装置。 
当电信号送到光电耦合器的输入端时,发光二极管通过电流发光,光敏元件被点亮后产生电流,CE 已开启; 信号,发光二极管不亮,光敏三极管截止,CE阻断。 对于数字量,当输入为低电平“0”时,光电三极管截止,输出为高电平“1”; 当输入为高电平“1”时,光电三极管饱和导通,输出为低电平“0”。 如果底座有引线,就可以满足温度补偿和检测调制的要求。 这种光耦合器性能好,价格低廉,因此应用广泛。 
光耦之所以能在传输信号的同时有效抑制尖峰和各种噪声干扰,使信道上的信噪比大大提高,主要有以下几个原因:
1.光耦的输入阻抗很小,只有几百欧,而干扰源的阻抗比较大,通常为105-106Ω。 根据分压原理,即使干扰电压幅值很大,馈入光耦输入端的噪声电压也很小,只能形成很微弱的电流。 由于能量不足,二极管不能发光。 所以被压制了。 
2.光电耦合器的输入电路和输出电路之间没有电气连接,也没有公共地; 它们之间的分布电容很小,绝缘电阻很大,因此各种干扰噪声很难通过光耦合器馈送到另一侧,避免了普通阻抗耦合的干扰信号的产生。 
3.光电耦合器能起到很好的安全保护作用,即使外部设备出现故障,甚至输入信号线短路,也不会损坏仪表。 因为光耦合器件的输入电路和输出电路可以承受几千伏的高压。 
4.光电耦合器的响应速度极快,其响应延迟时间仅为10μs左右,适用于对响应速度要求较高的场合。
光电隔离技术的应用 
二、微机接口电路中的光电隔离: 
微机有多个输入端口,接收远程现场设备的状态信号。 微机处理这些信号后,输出各种控制信号,进行相应的操作。 当现场环境恶劣时,会有较大的噪声干扰。 如果这些干扰与输入信号一起进入微机系统,会降低控制精度并导致误动作。 因此,可以在微机的输入输出端使用光耦作为接口,以隔离信号和噪声。 一个典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要用于“A/D转换器”的数字信号输出,以及CPU发送的前向通道的控制信号和模拟电路的接口, 从而实现不同系统间信号通路的连接。 电气通路相互隔离,在此基础上,模拟电路和数字电路相互隔离,抑制串扰。 
对于线性模拟电路通道,光电耦合器必须具有线性变换和传输的特性,或者选择一对管,使用互补电路提高线性度,或者使用V/After F 转换,使用数字光耦隔离。 
电源驱动电路中的光电隔离: 
在微机控制系统中,大量应用是开关量的控制。 这些开关量一般是通过微机的I/O输出的。 但是I/O的驱动能力是有限的,一般不足以驱动一些点磁致动器。 需要增加驱动接口电路。 为了防止微机受到干扰,必须采取隔离措施。 例如,晶闸管所在的主电路一般是高压、大电流的交流电路,不容易直接与微机连接。 可使用光耦将微机控制信号与晶闸管触发电路隔离。 
在电机控制电路中,也可以使用光耦将控制电路与电机高压电路隔离。 电机依靠MOSFET或IGBT功率管提供驱动电流,功率管和大功率管的开关控制信号需要与放大级隔离。 在光耦隔离级-放大级-大功率管的连接形式中,要求光耦具有高输出电压、高速和高共模抑制。
远距离隔离传输:
在计算机应用系统中,测控系统与被测控设备之间不可避免地需要长线传输,信号在传输过程中容易受到干扰,导致传输失真 信号或失真; 另外,通过长电缆相距较远的设备之间,往往是由于设备之间的地电位差引起的接地回路电流,在电路上形成差模干扰电压。 为保证长线传输的可靠性,可采用光电耦合隔离措施,将两条电路的电气连接分开,切断可能形成的回路,使其相互独立,提高抗干扰能力。 电路系统的干扰性能。 如果传输线长,场干扰严重,可以通过两级光电耦合器将长线完全“浮”起来。 长线的“浮”去除了长线两端的公共地线,不仅有效消除了各电路电流通过公共地线时产生的噪声电压的相互干扰, 有效解决了长线驱动和阻抗匹配问题。 问题; 同时,当被控设备短路时,还可以保护系统不受损坏。 
三、过零检测电路中的光电隔离: 
过零,即过零检测,即自动检测交流电压的过零点并 这时产生一个驱动信号使电子开关开始打开。 现代过零技术与光电耦合技术相结合。 
220V交流电压经电阻R1限流后,直接加到两个反并联光耦GD1和GD2的输入端。 在交流电源的正负半周,GD1和GD2分别导通,U0输出低电平。 在交流电源的正弦波过零的瞬间,GD1和GD2都不导通,U0输出高电平。 脉冲信号经反向门整形后作为单片机的中断请求信号和晶闸管的过零同步信号。 
注:
(1) 光电耦合器的输入部分和输出部分必须使用单独的电源。 如果两端共用一个电源,光耦的隔离功能就没有意义了。 
(2) 使用光电耦合器隔离输入输出通道时,所有信号(包括数字量信号、控制量信号、状态信号)必须完全隔离,这样就没有电了,否则这种隔离 是无意的。


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