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深入浅出谈器件之光耦应用中的重要参数

2015-01-22 10:26 来源:电源网 编辑:兔子

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光电耦合器我们也称做光电隔离器或光耦合器,一般简称为光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光二极管发出光线,光敏三极管接受光线之后就产生光电流,从输出端流出,从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器,由于它具有体积小、寿命长、无触点,抗干扰能力强,输出和输入之间绝缘,单向传输信号等优点,在数字电路上获得广泛的应用。

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光耦器件

光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。

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光耦的运用

在光耦电路设计中,有两个参数常常被人忽视,需要格外注意,一个是反向电压Vr(Reverse Voltage),是指原边发光二极管所能承受的最大反向电压,超过此反向电压,可能会损坏LED。而一般光耦中,这个参数只有5V左右,在存在反压或振荡的条件下使用时,要特别注意不要超过反向电压。如,在使用交流脉冲驱动LED时,需要增加保护电路。

另外一个参数是光耦的电流传输比(current transfer ratio,简称CTR),是指在直流工作条件下,光耦的输出电流与输入电流之间的比值。光耦的CTR类似于三极管的电流放大倍数,是光耦的一个极为重要的参数,它取决于光耦的输入电流和输出电流值及电耦的电源电压值,这几个参数共同决定了光耦工作在放大状态还是开关状态,其计算方法与三极管工作状态计算方法类似。若输入电流、输出电流、电流传输比设计搭配不合理,可能导致电路不能工作在预想的工作状态。


除上述两个参数外,光耦还有几个参数是比较重要的,如:

1)正向工作电压Vf(Forward Voltage),Vf是指在给定的工作电流下,LED本身的压降。常见的小功率LED通常以If=10mA来测试正向工作电压,当然不同的LED,测试条件和测试结果也会不一样。

2)集电极电流Ic(Collector Current)光敏三极管集电极所流过的电流,通常表示其最大值。

3)C-E饱和电压Vce(sat)(C-E Saturation Voltage),即光敏三极管的集电极-发射极饱和压降。

4)最后要提出的是上升时间Tr 与下降时间Tf,这两个参数的定义与典型测试方法如下图所示,它们反映了工作在开关状态的光耦,其开关速度情况。

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测试方法


标签: 光耦

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