線性光耦 和 非線性光耦

2021-06-21 23:59:48 字數 1942 閱讀 6856

光電耦合器又稱光耦(opticalcoupler,oc),其原理是把發光器(紅外線發光二極體led)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內,當輸入端加電訊號時發光器發出光線,受光器接受光線之後就產生光電流,從輸出端流出,從而實現「電—光—電」轉換。它具有體積小、壽命長、無觸點,抗干擾能力強,輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸訊號等優點,在數位電路上獲得廣泛的應用。

一、光耦的分類

光耦按照其電流傳輸特性通常分為線性光耦與非線性光耦(普通光耦)。線性光耦器件又分為兩種:無反饋型和反饋型。

另一種線性光耦是反饋型器件。其作用原理是將普通光耦的單發單收模式稍加改變,增加乙個用於反饋的光接受電路用於反饋。這樣雖然兩個光接受電路都是非線性的,但兩個光接受電路的非線性特性都是一樣的,這樣,就可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性,從而達到實現線性隔離的目的。與前面介紹過的普通光耦器件線性化使用的原理類似,只不過它在生產工藝上採取了一定措施,使同一片器件中的2個光耦的特性更加趨於一致。這種器件例如德州儀器公司曾經出品現已停產的til300a,clare公司生產的loc系列線性光耦,惠普公司生產的hcnr200/201線性光耦等。

二、光耦的常用型號及用途

線性光耦的電流傳輸特性曲線接近直線,並且小訊號時效能較好,能以線性特性進行隔離控制。 開關電源中常用線性光耦,如果使用非線性光耦,有可能使振盪波形變壞,嚴重時出現寄生振盪,使數千赫的振盪頻率被數十到數百赫的低頻振盪依次為號調製。由此產生的後果是對彩電,彩顯,vcd,dcd等等,將在影象畫面上產生干擾。同時電源帶負載能力下降。在彩電,顯示器等開關電源維修中如果光耦損壞,一定要用線性光耦代換。

常用的4腳線性光耦 (無反饋型線性光耦)有pc817a-c、pc111、tlp521等。常用的六腳線性光耦有:lp632、 tlp532、pc614、pc714、ps2031等。

非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的,這類光耦適合於開關訊號的傳輸,不適合於傳輸模擬量。 常用的4n系列光耦屬於非線性光耦 。如4n25、 4n26、4n35、4n36。

三、光耦的引數

1.電流傳輸比(current tranfer ratio,ctr):描述光耦控制特性的引數,即輸出管的工作電壓為規定值時,輸出電流(io)與發光二極體正向電流(if)之比,ctr = io/if 。【注】有的地方也作ctr = ic/if(collector current / forward current)。

這是衡量線性與非線性的重要引數(這裡所說的線性是指無反饋型的線性器件,非線性就是普通的器件)。所謂的線性,主要是指輸出端的電流和輸入端的電流在一定範圍內成一定的y=ax+b的比例關係,這就表現為電流傳輸比(ctr)的平坦的範圍。以下是常用光耦的ctr與if曲線。

由圖可見,pc817與tlp521的直線部分比較長,電流傳輸比比較穩定,在一定程度上稱之為為線性光耦。它算是「線性」還能湊合用的光耦,勉強可做模擬訊號傳輸,hcnr200、hcpl7800才是可以做線性「光耦」用。實際上,線性與光耦是當前工藝難以實現的,不過線性光耦還是可以通過適當電路來實現的。

對於開關電源的反饋光耦來說,主要看ctr的平坦範圍。對於批量產品來說,ctr的一致性也很關鍵,尤其是反饋環路沒有進行優化的設計。按第乙個圖來說,if取多少合適?在if處於上公升斜率時,如1-15ma區間,ctr隨if增大而增大。意味著,光耦具有額外的增益。如果電路按照2ma工作點設計,當工作區移到15ma時,增益近似為1.4倍,也就是3db。這個額外的增益會使得設計好的剪下頻率發生移位。當然,這個移動幅度並不大。那麼如果選擇在15ma後邊的曲線工作點呢?可見隨著if增大,ctr反而下降,這意味著增益為負。近似看作-3db好了(注意,此-3db非彼-3db)。所以,光耦的工作點要依照其特徵曲線考慮,並且工作域不宜過大。尤其不要將工作點設定在臨界點上。

實際上還要考慮ctr的長期老化問題。if越大,ctr老化越厲害。當然了,反過來你可以用這個特性來控制產品的生命週期。而有的時候,效率也會制約工作點的選取。可能需要更加「節能」的光耦。

另外,注意在el817和pc817的具體型號分為好幾種,它們具有不同的傳輸比,單個的光耦的傳輸比範圍沒有那麼大。

光耦和繼電器

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一 光耦併聯電阻的作用 光耦併聯乙個5k電阻,如光耦導通壓降vf 1.5v,那當signal迴路中電路i 0.3ma,則光耦不導通。一般情況下迴路中干擾小於0.3ma。如果沒有這個電阻,干擾產生的電流都會流過光耦。經過ctr變比到副邊。併聯電阻主要是保證光耦的可靠導通。二 光耦併聯反向二極體的作用 ...