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光耦的种类

发布日期2013-05-30 12:41:10 【关闭】
摘要:

   光电耦合器分为两种:一种为非线性光耦,另一种为线性光耦。   非线性光耦的电 流传输特性曲线是非线性的,这类光耦适合于开关信号的传输,不适合于传输模拟量。 常用的4N系列光耦属于非线性光耦 。   线性光耦的电流传输特性曲线接近直线,并且小信号时性能较好,能以线性特性进行隔离控制。 常用的线性光耦是 PC817A—C系列。   开关电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦,有可能使振荡波形变坏,严重时出现寄生 振荡,使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。由此产生的后果是对彩电,彩显,VCD,DCD等等 ,将在图像画面上产生干扰。同时电源带负载能力下降。 在彩电,显示器等开关电源维修中如果光耦损坏,一定要用线性 光耦代换。 常用的4脚线性光耦有PC817A----C。PC111 TLP521等常用的六脚线性光耦有:LP632 TLP532 PC614 PC714 PS2031等。 常用的4N25 4N26 4N35 4N36是不适合用于开关电源中的,因为这4种光耦均属于非线性光耦。

   光电耦合器的主要优点是:信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离,输 出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,传输效率高。光电耦合器是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,利用线性光电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。

 

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:
  (1) 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。
  (2) 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(导通电阻小余10Ω)。
  g、功率输出型(IGBT/MOSFET等输出)。
  (3) 按封装形式分,可分为同轴型,双列直插型,TO封装型,扁平封装型,贴片封装型,以及光纤传输型等。
  (4) 按传输信号分,可分为数字型光电耦合器(OC门输出型,图腾柱输出型及三态门电路输出型等)和线性光电耦合器(可分为低漂移型,高线性型,宽带型,单电源型,双电源型等)。
  (5) 按速度分,可分为低速光电耦合器(光敏三极管、光电池等输出型)和高速光电耦合器(光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型)。
  (6) 按通道分,可分为单通道,双通道和多通道光电耦合器。
  (7) 按隔离特性分,可分为普通隔离光电耦合器(一般光学胶灌封低于5000V,空封低于2000V)和高压隔离光电耦合器(可分为10kV,20kV,30kV等)。
  (8) 按工作电压分,可分为低电源电压型光电耦合器(一般5~15V)和高电源电压型光电耦合器(一般大于30V)。

光电耦合器具体应用  
  1.组成开关电路 
  图1电路中,当输入信号ui为低电平时,晶体管V1处于截止状态,光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零,输出端Q11、Q12间的电阻很大,相当于开关“断开”;当ui为高电平时,v1导通,B1中发光二极管发光,Q11、Q12间的电阻变小,相当于开关“接通”.该电路因Ui为低电平时,开关不通,故为高电平导通状态.同理,图2电路中,因无信号(Ui为低电平)时,开关导通,故为低电平导通状态. 
  2.组成逻辑电路 
  图3电路为“与门”逻辑电路。其逻辑表达式为P=A.B.图中两只光敏管串联,只有当输入逻辑电平A=1、B=1时,输出P=1.同理,还可以组成“或门”、“与非门”、“或非门”等逻辑电路. 
  3.组成隔离耦合电路 
  电路如图4所示.这是一个典型的交流耦合放大电路.适当选取发光回路限流电阻Rl,使B4的电流传输比为一常数,即可保证该电路的线性放大作用。 

耦合电路

  耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响,并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。耦合电路就是指参与耦合过程的电路。 

201031121019823耦合电路示意图

 

  几种耦合电路

 

  一级:组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级。

 

  级间耦合:级与级之间的连接称为级间耦合。

 

  多级放大电路的耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。

 

  直接耦合

 

  直接耦合:将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。

 

  直接耦合方式的缺点:采用直接耦合方式使各级之间的直流通路相连,因而静态工作点相互影响。有零点漂移现象。

 

  直接耦合方式的优点:具有良好的低频特性,可以放大变化缓慢的信号;由于电路中没有大容量电容,易于将全部电路集成在一片硅片上,构成集成电路。

 

  阻容耦合方式

 

  阻容耦合方式:将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端,称为阻容耦合方式。

 

  直流分析:由于电容对直流量的电抗为无穷大,因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通,各级的静态工作点相互独立。

 

  交流分析:只要输入信号频率较高,耦合电容容量较大,前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端。因此,在分立元件电路中阻容耦合方式得到非常广泛的应用。

 

  阻容耦合电路的缺点:低频特性差,不能放大变化缓慢的信号;在集成电路中制造大容量的电容很困难,因此阻容耦合方式不便于集成化。

 

  变压器耦合

 

  变压器耦合:将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上,称为变压器耦合。

 

  如右图所示为变压器耦合共射放大电路。

 

  电路缺点:变压器耦合电路的前后级靠磁路耦合,它的各级放大电路的静态工作点相互独立。它的低频特性差,不能放大变化缓慢的信号,且非常笨重,不能集成化。

 

  电路优点是可以实现阻抗变换,因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。

 

  光电耦合器

 

  光电耦合器:是实现光电耦合的基本器件,它将发光元件(发光二极管)与光敏元件(光电三极管)相互绝缘地组合在一起

 

  工作原理:发光元件为输入回路,它将电能转换成光能;光敏元件为输出回路,它将光能再转换成电能,实现了两部分电路的电气隔离,从而可有效地抑制电干扰。

 

  传输比CTR:在c-e之间电压一定的情况下,iC的变化量与iD的变化量之比称为传输比CTR,即

 

  CTR的数值只有0.1~1.5。


  4.组成高压稳压电路 

稳压


  利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。

 

   直流稳压电路的结构


  调整元件、基准电压电路、期样电路、比较放大电路

 

   直流稳压电路


  在输入直流电压和负载之间串联入一个三极管,用三极管的管压降代替稳压二极管电路中的稳压电阻R。当UI或RL变化引起输出电压UO变化时,UO的变化将反映到三极管的发射结电压UBE上,引起UCE的变化,从而调整UO,以保持输出电压的基本稳定。根据三极管所起的作用,称为调整管。由于调整管与负载是串联关系,所以图15-2-1称为串联型稳压电路。它主要由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件组成。比较放大可以是单管放大电路、差动放大电路、集成运算放大器。调整元件可以是单个功率管,复合管或用几个功率管并联。取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压VREF比较。

 

   稳压电源


  稳压电源的分类方法繁多,按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源;按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源;按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源;按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源,等等。如此繁多的分类方式往往让初学者摸不着头脑,不知道从哪里入手。其实应该说这些看似繁多的分类方法之间有着一定的层次关系,只要理清了这个层次自然可以分清楚电源的种类了。

  电略如图5所示.驱动管需采用耐压较高的晶体管(图中驱动管为3DG27)。当输出电压增大时,V55 
  的偏压增加,B5中发光二极管的正向电流增大,使光敏管极间电压减小,调整管be结偏压降低而内阻增大,使输出电压降低,而保持输出电压的稳定. 
  5.组成门厅照明灯自动控制电路 
  电路如图6所示。A是四组模拟电子开关(S1~S4):S1,S2,S3并联(可增加驱动功率及抗干扰能力)用于延时电路,当其接通电源后经R4,B6驱动双向可控硅VT,VT直接控制门厅照明灯H;S4与外接光敏电阻Rl等构成环境光线检测电路。当门关闭时,安装在门框上的常闭型干簧管KD受到门上磁铁作用,其触点断开,S1,S2,S3处于数据开状态。晚间主人回家打开门,磁铁远离KD,KD触点闭合。此时9V电源整流后经R1向C1充电,C1两端电压很快上升到9V,整流电压经S1,S2,S3和R4使B6内发光管发光从而触发双向可控硅导通,VT亦导通,H点亮,实现自动照明控制作用。房门关闭后,磁铁控制KD,触点断开,9V电源停止对C1充电,电路进入延时状态。C1开始对R3放电,经一段时间延迟后,C1两端电压逐渐下降到S1,S2,S3的开启电压(1.5v)以下,S1,S2,S3恢复断开状态,导致B6截止,VT亦截止,H熄来,实现延时关灯功能。


 

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