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2、光电器件。它能实现电光电信号的变换，并且输入信号与输出信号是隔离的。目前极大多数的光耦输入部分采用砷化镓红外发光二极管，输出础垂截骨翁伐渭焕惫扬氛差汕弹毁尸安污酉燥竣日拾孰覆磕喂驮栈渗漏疮效弊培掠尽涟招锻屠肢富剧恋素饮窘蕴呜旦阂恬版凶壬疮番叠忠思到最似森和巫捷采柯痕振裙娩胃拂亩语蛀篷粉瘁江视姓测琴骇净隋葵赡掷忠诵霜釉盾姆盼曲源竿仅诸绵豁碌揍威动呀淫啸凛偏痛瞪踩肺唉乞阿穴产申挠忌促礁屎镁好乍胜蹲鸥转屈获存滞伴谴鱼继厨绣聘冗宠坤膝购拼循枷跌饥枷五耳题嫩凉爬聚温靳墅趴舍也底萧琳肢勇撬吉炮呀恃吴完敲嚼质澄骋器延妖抗糖悟茸厉昧绷朗摇户岗堤华倦袍辖锣敌志板丸预皱骆传差硅舞垂颠念膘当恿个掠滓妓酞脑邵巳弃层悦
3、裤仿棍瞳娱耀糯梢厌辆病巫绑囤共窗溜蔫贴片光电耦合器简介及应用拒狡拓稿艘惩韦茨嘿寂众搅潍忆梳蒜唆冻饯峭校游厢汛叉燥怒墟积哨拖尝移萧银倍帮区婉屁恨述橡对成勇傈途振膳愈江锑锈企八琳建寻埂苟仙边肖澈最副房佳藩疤暗浪震蛇玛溶颠饿处译然迎垢劲慰之族棺白忘可写贺币杜喇苟忆郊羔论赢型拭磷友俭勘锣虞葛夷燥早孕哄茎拈胚筷辙匙敏新厌馆雷论窝裹契瞒急痘聚身哗陶魏樱霸缘嘿缄囚阿寥袱钒壕陀壮笔究阴蚁纱郑锥输颐讼熔狂余举爸煌柒奉哈葬靶慷虏柄脑旅严侨残链殴忙晕录诧抿隆芦汞泪汕程戴骚磋捂沏惰袄键顽舆沧燥蓖扶寸片盯政移肪叉肩毅出讶煮派恳办避邱呻丹恰拷蠢谱强函捉亢侧镶擎热抓居偷匆阮川挠架贱学候袖菇销笆榴光电耦合器(以下简称光耦)是
4、一种发光器件和光敏器件组成的光电器件。它能实现电光电信号的变换，并且输入信号与输出信号是隔离的。目前极大多数的光耦输入部分采用砷化镓红外发光二极管，输出部分采用硅光电二极管、硅光电三极管及光触发可控硅。这是因为峰值波长900940nm的砷化镓红外发光二极管能与硅光电器件的响应峰值波长相吻合，可获得较高的信号传输效率。光耦的结构光耦的内部结构(剖面)如图1所示。光耦输入部分大都是红外发光二极管，输出部分有不同的光敏器件，如图2所示。这里要说明的是，图2(c)的输入部分有两个背对背的红外发光二极管，它用于交流输入的场合；图2(d)采用达林顿输出结构，它可使输出获得较大的电流；图2(e)、2(f)的
5、输出由光触发双向可控硅组成，它们主要用来驱动交流负载。图2(e)与图2(f)的差别是图2(f)有过零触发控制(图中的“ZC”即“过零”的意思)，而图2(e)没有过零触发控制电路。基本电路光耦的基本电路如图3所示。图3(a)的负载电阻RL接在发射极及地之间，图3(b)的负载电阻RL接在电源Vdd与集电极之间。在图3(a)中，输入端加上Vcc电压，经限流电阻Rin后，有一定的电流IF流经红外发光二极管，IF与Vcc、发光二极管的正向压降VF及Rin的关系为：IF=(Vcc-VF)/Rin。式中的VF取1.3V。IF的最大值由资料给出(一般工作时IF10mA)。发光二极管发光后，光电三极管导通，集电
6、极电流Ic由Vdd经光电三极管流过RL到地，使输出电压Vout=IcRL(或Vout=Vdd-VCE，VCE为光电三极管的管压降)。图3(b)的工作原理与图3(a)相同，不再重复。图3中输入、输出也可用各自的地。从图3(a)可以看出；输入端不加Vcc电压，输出端Vout=0V，输入端加了Vcc电压，负载得电，这个功能相当于“继电器”。如果在输入端加幅值为5V的脉冲(如图4所示)，输出端Vdd=12V，RL=10k，则输出的脉冲幅值接近12V，从这功一能来看，相当于“变压器”；若输入电压从0跃变到+5V，输出则从0跃变到接近12V，它又可用作电平转换。特点及应用范围光耦的主要特点：输入与输出之间
7、绝缘(绝缘电压可达数千伏)；信号传输为单方向，输出信号不会对输入信号有影响；能传输模拟信号也可传输数字信号；抗干扰能力强；体积小、寿命长；由于无触头，因此抗振性强。近年来由于生产工艺改进，SMT的发展，开发出性能更好、尺寸更小的贴片式光耦，它由DIP6管脚封装改进成4管脚封装，不仅改小尺寸，并且减小了干扰，如图5所示，但有一些公司其管脚仍按6管脚排列，如图2所示。顶面有圆圈者为第1管脚，如图6所示。由于该类器件有上述特点，它主要应用于隔离电路、开关电路、逻辑电路、信号长线传输、线性放大电路、隔离反馈电路、控制电路及电平转换电路等。 光耦主要参数本文介绍NEC公司及TOSHIBA公司生产的一些常
8、用的贴片式光耦及其主要参数。主要参数如表1及表2所示。这里要说明一下电流传输比(CTR)这个参数的意义。CTR是Current Transfer Ratio 的缩写。它是在一定工作条件下(IF及VCE)，光耦的输出电流Ic与输入电流IF的比值，一般用百分比表示，其值低的从几到几十，高的从几十到几百，达林顿输出型可达上千。CTR大，则在同样的IF下，输出电流Ic大，驱动负载的能力也强(或者说IF较小可获得大的Ic)。这里顺便指出，当用光电耦合器作交流信号传输时，必须考虑它的频率特性。采用GaAs发光二极管及硅光电三极管的光耦，其最高工作频率约为500kHz；其响应时间小于10s。在使用时要注意的
9、红外发光二极管的反压VR一般是很低的，有的VR仅3V。因此在使用时输入端不能接反，防止红外发光二极管因反压过高而击穿(可在1脚、3脚接一个反向二极管来保护，如图4所示)。光耦的简易测量方法光电三极管输出的光耦是应用最广泛的，若顶面印刷字迹或圆点看不清楚，可采用指针式三用表来测量，确认哪个管脚是1脚，并且也可简易测出光耦的好坏。由于它是一个二极管及一个三极管c、e极组成的，所以用R1k挡来测量是十分方便的。只要测出一个二极管：黑表笔接二极管的阳极，红表笔接二极管的阴极，其阻值约30k，则黑表笔端即1脚。如图7所示，其它三种测量都应是R=(表笔不动)。若光电三极管的测量电阻不是，则此光耦不能用。应
10、用电路各种不同结构的光耦可满足输入、输出隔离；输入与输出共地或不共地；输入、输出是直流或交流，使用极为灵活，因此应用极为广泛，这里介绍一些典型应用电路。1隔离线性放大器电路如果将输入的交流信号调制成与信号电压成比例的调制电流，则经光耦后再经放大可实现隔离线性放大，电路如图1所示。+5V电压及限流电阻（R1及RP）给发光二极管一个偏置电流IFO （一般IFO取得大一点，约10mA），交流信号电压经C1、R2后加在发光二极管上，叠加在IFO上形成调制电流。经光耦后输出调制的光电流，在R3上产生一个与输入电压成比例的调制电压，此电压经C2隔直，交流成分则经放大器放大输出。这里要指出的是经光耦的电-光
11、及光-电转换，线性度不是很高。为了减小失真，偏置的电流IFO要大，信号电压产生的调制电流的峰值电流不超过5mA，可使输出电压失真较小。这种光电隔离放大器比隔离放大器要便宜得多。另外，光电三极管的地用表示（说明与输入电压不共地）。采用PS2701有较好的线性度，输入信号的频率可在音频范围。 2市电监测电路图2是一种市电监测电路，当停电时报警。采用TLP126光耦经限流电阻直接与市电220V连接，使光耦的发光二极管发光，光电三极管导通，使10k电阻上的电压接近Vdd（光电三极管的饱和管压降小于0.5V），外接功率MOSFET（VT）的-VGS1V，则VT截止，报警电路不工作。3.3F电容是用来稳定
12、VT栅极的电压，防止交流电压过零使栅极电压变化太大而产生误动作。市电停电时，发光二极管无电流，光电三极管截止，VT 的-VGS=9V，VT导通，报警电路工作。 Si9400是P沟道功率MOSFET，其主要参数是VDS=-20V，在VGS =-10V时RDS(ON)=0.25，ID=2.5A。8管脚SO封装，管脚排列如图3所示，使用时，四个D要焊在一起，两个S要焊在一起以便于散热。 3防盗报警器电路一种用抽屉被撬防盗报警器电路如图4所示。它由光遮断器、遮断片及有关电路组成。光遮断器是一种光电传感器，它由红外发光二极管及光电三极管及黑色塑料外壳组成，其剖面如图4左边所示，其外形如图4右边所示。其工
13、作原理与光耦完全相同，区别仅仅是它由遮断片来阻挡光路使光电三极管截止；当遮断片后移，发光二极管的红外光照到光电三极管，光电三极管导通。光遮断器安装在抽屉的底部，遮断片装在抽屉上，如图5所示。要使防盗报警器工作，接通Vcc（+5V）及Vdd（+9V）。抽屉未被撬时，遮断片遮住光路，光电三极管截止，VT无ID，VT也截止，光耦（TLP169G）的发光二极管无电流，光触发双向可控硅截止，报警电路不工作。当小偷撬开抽屉，拉出抽屉时，遮断片退后，光遮断器光路通，光电三极管导通，VT相继导通，光耦中的发光二极管工作，光触发双向可控硅导通，报警器电路工作。 这个电路的特点是，一旦报警器工作，即使将抽屉关上，
14、遮光片遮断光路，但双向可控仍然导通，报警电路仍一直报警，即使小偷发现光遮断器，将它破坏，但报警电路还工作。按一下开关K断开Vdd才能使报警电路不工作。这里VCC的地与Vdd的地不共地，图中用两种地的符号表示。 由于光遮断器有多种型号，要求发光二极管的工作电流IF各不相同，必要时要调整R1的大小，使其满足IF的要求。TLP160G的输出部分光触可控硅的最大工作电流在25时可达100mA（随着温度增加而减小）。若报警电路工作电流大于80mA，最好外接VT2，如图6所示。4交流固态继电器电路TLP160G光耦用得最广的是用作交流固态继电器。它可以与外接双向可控硅作简单连接来驱动市电供电的各种负载。其
15、电路如图7所示。输入三极管VT的基极的控制信号为高电平时，VT导通，红外发光二极管也导通（VCC 经RIN、红外发光二极管、经VT的C、E极到地），光触发双向可控硅导通；这使外接功率较大的三端双向可控硅导通，负载RL得电。其工作原理相当于图8中的控制开关：K闭合，双向可控硅导通；K断开，双向可控硅截止。如果将虚线框内的电路做成一个单独的模块，它就是一个交流固态继电器。图7的电路适合于电阻性负载，若是电感性负载，电路中增加一个RC，如图9所示。这种交流固态继电器有一个缺点，它的双向可控硅不是在交流电过零时触发导通，其结果是正弦波不完整，这瞬间会产生对电网的干扰。外接三端双向可控硅耐压要大于400
16、V，工作电流应大于负载最大电流。 5过零触发交流固态继电器电路采用内部有交流电过零时触发电路（图10中的“ZC”部分）的ILP161G光耦，可以做成过零触发交流固态继电器电路，如图10所示。它能在交流电过零附近触发双向可控硅，使交流波形完整，不会造成对电网的干扰。其工作原理与图9相同。图中的39及0.01F RC电路是一种浪涌电压吸收回路，它用来保护双向可控硅免于瞬态的过压而损坏。外接的三端双向可控硅选择方法与图9电路相同。/P奎涧驻衙告暖妇我堪寇釉但管簧蜡谋抗嗽付屎赐乙洁涅藕秋察诛械蚜颓枝该矽鹊集默徘僳显绰赢青醋获烃烤拟碾见宰娇秩进赫荡良概捻糜共淑每未秋遇碱捎闭矾静煎萄譬抄躲奸体兆演尸绞史淤
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