不容忽視的光耦電路設(shè)計(jì)的“點(diǎn)點(diǎn)滴滴”
發(fā)布時(shí)間:2014-10-29 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】光耦是什么,工作原理是怎樣的?從事電路設(shè)計(jì)的工程師都是很清楚的,但是這并不意味著大家就知道如何設(shè)計(jì)光耦電路的點(diǎn)點(diǎn)滴滴,更有很多工程師連最基本的光耦電路設(shè)計(jì)的參數(shù)都不是很明白。這里小編為大家普及光耦電路設(shè)計(jì)知識(shí)。
光電耦合器(opticalcoupler,英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器或光耦合器,簡(jiǎn)稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號(hào)的器件,通常把發(fā)光器(紅外線發(fā)光二極管LED)與受光器(光敏半導(dǎo)體管)封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光二極管發(fā)出光線,光敏三極管接受光線之后就產(chǎn)生光電流,從輸出端流出,從而實(shí)現(xiàn)了“電—光—電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器,由于它具有體積小、壽命長(zhǎng)、無觸點(diǎn),抗干擾能力強(qiáng),輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn),在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。
光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是:信號(hào)單向傳輸,輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離,輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響,抗干擾能力強(qiáng),工作穩(wěn)定,無觸點(diǎn),使用壽命長(zhǎng),傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件,現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中,利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路,通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比,達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。
在光耦電路設(shè)計(jì)中,有兩個(gè)參數(shù)常常被人忽視,需要格外注意,
一個(gè)是反向電壓Vr(ReverseVoltage),是指原邊發(fā)光二極管所能承受的最大反向電壓,超過此反向電壓,可能會(huì)損壞LED。而一般光耦中,這個(gè)參數(shù)只有5V左右,在存在反壓或振蕩的條件下使用時(shí),要特別注意不要超過反向電壓。如,在使用交流脈沖驅(qū)動(dòng)LED時(shí),需要增加保護(hù)電路。
另外一個(gè)參數(shù)是光耦的電流傳輸比(currenttransferratio,簡(jiǎn)稱CTR),是指在直流工作條件下,光耦的輸出電流與輸入電流之間的比值。光耦的CTR類似于三極管的電流放大倍數(shù),是光耦的一個(gè)極為重要的參數(shù),它取決于光耦的輸入電流和輸出電流值及電耦的電源電壓值,這幾個(gè)參數(shù)共同決定了光耦工作在放大狀態(tài)還是開關(guān)狀態(tài),其計(jì)算方法與三極管工作狀態(tài)計(jì)算方法類似。若輸入電流、輸出電流、電流傳輸比設(shè)計(jì)搭配不合理,可能導(dǎo)致電路不能工作在預(yù)想的工作狀態(tài)。
除上述兩個(gè)參數(shù)外,光耦還有幾個(gè)參數(shù)是比較重要的,如:
1)正向工作電壓Vf(ForwardVoltage),Vf是指在給定的工作電流下,LED本身的壓降。常見的小功率LED通常以If=10mA來測(cè)試正向工作電壓,當(dāng)然不同的LED,測(cè)試條件和測(cè)試結(jié)果也會(huì)不一樣。
2)集電極電流Ic(CollectorCurrent)光敏三極管集電極所流過的電流,通常表示其最大值。
3)C-E飽和電壓Vce(sat)(C-ESaturationVoltage),即光敏三極管的集電極-發(fā)射極飽和壓降。
4)上升時(shí)間Tr(RiseTime)&下降時(shí)間Tf(FallTime),其定義與典型測(cè)試方法如下圖所示,它們反映了工作在開關(guān)狀態(tài)的光耦,其開關(guān)速度情況。
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