光电耦合器是一种把红外光发射器材和红外光承受器材以及信号处理电路等封装在同一管座内的器材。当输入电信号加到输入端发光器材LED上,LED发光,光承受器材承受光信号并转化成电信号,然后将电信号直接输出,或许将电信号扩大处理成规范数字电平输出,这样就完成了“电-光-电”的转化及传输,光是传输的前言,因此输入端与输出端在电气上是绝缘的,也称为电阻隔。
光电耦合器,是近几年发展起来的一种半导体光电器材,因为它具有体积小、寿命长、抗干扰才能强、作业时分的温度宽及无触点输入与输出在电气上彻底阻隔等特色,被广泛地应用在电子技术领域及工业自动操控领域中,它能替代继电器、变压器、斩波器等,而用于阻隔电路、开关电路、数模转化、逻辑电路、过流维护、长线传输、高压操控及电平匹配等。
三极管输出型光电耦合器电路如图46—1中(a)所示,它是由两部分所组成的。其间,1、2端为输入端,一般由发光器材构成;4、5、6端接一只光敏三极管构成输出端,当接纳到发射端宣布的红外光后,在三极管集电极中便有电流输出。
三极管输出型光电耦合器的特色,是具有极高的输入输出绝缘功能,频率呼应可达300kHz,开关时间数微秒。
可控硅输出型光耦合器的电路如图46?中(b)所示。该器材为六脚双列式封装。当1、2端参加输入信号后,发射管宣布的红外光被接在4、5、6脚的光敏可控硅接纳,使其导通。它可应用在低电压电子电路操控高压沟通回路的敞开。
图46—2中(a)为光敏双向开关器材;图46?中(b)为过零操控电路及光敏双向开关器材组合体。它们的作业原理是:运用输入端红外光操控输出端的光敏双向开关导通,从而触发外接双向可控硅导通,到达操控负载接入沟通220V回路的意图。图中(a)为非过零操控,图中(b)为过零操控。本驱动器有非常好的输入与输出绝缘性,可构成固态继电器的操控电路,其输出的操控功率由可控答应功率决议。
达林顿管输出的光检测器如图46?中(a)所示。它是由两只管子组成复合管,具有极高的电流扩大才能,构成下一级或负载的驱动电流,有较强的光检测灵敏度。
数字电路光耦合器电路如图46?中(b)所示。光耦合器输出为施密特触发电路方式,其特色是呼应速度快、数字逻辑牢靠,应用于计算机接口、数控电源及电动机操控中。
图46—3中的(c)为双向开关触发器输出的光检测器电路。该图为三端器材,内部是光敏双向开关器材,收到红外光线后,双向开关器材导通,触发外接可控硅导通,使负载接入220V回路中。
关于开关电路,往往要求操控电路和开关电路之间要有很好的电阻隔,这关于一般的电子开关来说是很难做到的,但选用光电耦合器就很简略完成了。图46?中(a)所示电路便是用光电耦合器组成的简略开关电路。
在图中,当无脉冲信号输入时,三极管BG处于截止状况,发光二极管无电流流过不发光,则a、b两头电阻非常大,相当于开关“断开”。当输入端加有脉冲信号时,BG导通,发光二极管发光,则a、b两头电阻变得很小,相当于开关“接通”。故称无信号时开关不通,为常开状况。
图46—4中(b)所示电路则为“带闭”状况,因为无信号输入时,虽BG截止,但发光二极管有电流经过而发光,使a、b
两头处于导通状况,相当于开关“接通”。当有信号输入时,BG导通,因为BG的集电结压降在0.3V以下,远小于发光二极管的正导游通电压,所以发光二极管无电流流过不发光,则a、b两头电阻极大,相当于开关“断开”,故称“常闭”式。
可见,开关a、b端在电路中不受电位凹凸的约束,但在运用中应满意a端电位为正,b端为负,并使Uab>3V为好,一起还应留意Uab应小于光电三极管的BVceo。
根据图46—4的原理,光电耦合器能够组成如图46—5中(a)、(b)等多种方式。
图中(a)为单刀双掷开关电路,其间外接二极管D的效果,是确保输入正脉冲信号时“od”组接通,“ob”组关断。图中(b)为双刀双掷开关电路,无输入信号时,BG截止,“ob”与“od”组断开,“oa”与“oc”组接通;BG导通(即有信号输入时),“ob”与“od”组接通,而“oa”与“oc”组断开。它们适于自动操控和遥控设备中运用。
图46—6中(a)所示电路为光耦合器构成的可控硅开关电路。可控硅SCR的触发电压取自电阻R,其巨细由经过光电三极管的电流决议,直接由输入电压操控。该电路简略,操控端与输出端有牢靠的电阻隔。
图中(b)所示电路,为操控负载为纯电阻(如白炽灯泡)的开关电路,图中R1的阻值由下式确认:R1=V/1.2A,1.2A为双向开关的额定电流。当主电网电压为220V时,V=/2·220=308V,则R1=308/1.2=250Ω.所以,可控硅SCR的标准应依R1的巨细进行挑选。
当开关电路的负载为理性负载(如电动机等),则因为流过理性负载(线圈)的电流与电压的相位不同,需添加相应元件,方能确保开关电路的正常作业,如图46?所示。
图中双向可控硅SCR的触发电流,是由R3与C的不同数值而决议的,见表46—1。
关于不同电平的转化电路或输入、输出电路的电位需求分隔时,选用光电耦合器就显得非常方便了。
中图46—9的(a)与(b)图示电路,便是5V电源的TTL集成电路与15V电源的HTL集成电路,相互连接进行电平转化的根本电路。
图(a)中,TTL门电路导通时,即输出低电平,发光二极管导通,光电三极管输出高电平;TTL门电路截止时,发光二极管截止,光电三极管输出低电平。
图(b)中,则是运用TTL截止输出高电平,发光二极管导通,光电三极管输出低电平;TTL导通输出低电平,发光二极管截止,光电三极管输出高电平。
在进行详细应用时,因CMOS集成电路在低电平时的电流只要1~2mA,难以直接驱动所接的负载,故一般需加一级三极管扩大电路来驱动。
串联型稳压电路,比较扩大管需选用耐压高的三极管,若运用光电耦合器的输入与输出间绝缘杰出的特色,便可完成高压操控。
图46—10中的(a)与(b)所示的电路,是运用光电耦合器的高压稳压电路。
图(a)中,当输出电压因某一些原因导致升高时,则BG5的偏压添加,发光二极管的正向电流增大,使光电三极管集电结电压减小,即引起调整管BG1发射结电压下降,其集电结电压上升,从而使本来升高的输出电压减小,坚持输出电压的安稳。BG3管为限流维护电路。光电耦合器是作业在扩大状况的。
图46—8中(a)所示电路,为光电耦合器操控的双稳态输出开关电路,它的特色是因为光电耦合开关接在两管的发射极回路上,故能有效地处理输出与负载间的阻隔问题。
图46—8中(b)所示电路为光电耦合开关的施密特电路。当输入电压U1为低电平时,光电三极管C、e间呈高电阻,BG1导通,BG2截止,则输出电压U0为低电平;当输入电压U1大于鉴幅值时,光电三极管c、e间呈低电阻,则BG1截止,BG2导通,输出的电压U0为高电平。调理电阻R3,即改动鉴幅电平。