光电耦合器的工作原理是什么?3分钟搞懂光电耦合器工作原理!
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本文中,小编将对光电耦合器予以介绍,如果你想对光电耦合器的详细情况有所认识,或者想要增进对光电耦合器的了解程度,不妨请看以下内容哦。
一、光电耦合器的工作原理
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内,彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端,受光器的引脚为输出端,常见的发光源为发光二极管,受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。
在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光,光的强度取决于激励电流的大小,此光照射到封装在一起的受光器上后,因光电效应而产生了光电流,由受光器输出端引出,这样就实现了电一光一电的转换。
光电耦合器主要由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。 光的发射部分主要由发光器件构成,发光器件一般都是发光二极管,发光二极管加上正向电压时,能将电能转化为光能而发光,发光二极管可以用直流、交流、脉冲等电源驱动,但发光二极管在使用时必须加正向电压。光的接收部分主要由光敏器件构成,光敏器件一般都是光敏晶体管, 光敏晶体管是利用 PN 结在施加反向电压时,在光线照射下反向电阻由大变小的原理来工作的。
光的信号放大部分主要由电子电路等构成。发光器件的管脚为输入端,而光敏器件的管脚为输出端。工作时把电信号加到输入端,使发光器件的芯体发光, 而光敏器件受光照后产生光电流并经电子电路放大后输出,实现电→光→电的转换,从而实现输入和输出电路的电器隔离。由于光电耦合器输入与输出电路间互相隔离,且电信号在传输时具有单向性等优点, 因而光电耦合器具有良好的抗电磁波干扰能力和电绝缘能力。
二、光电耦合器的选取原则
通过上面的介绍,想必大家对光电耦合器的工作原理已经具备了初步的认识。在这部分,我们主要来了解一下光电耦合器的一些选取原则。
在设计光耦光电隔离电路时必须正确选择光耦合器 的型号及参数,选取原则如下:
(1)由于光电耦合器为信号单向传输器件,而电路中数据的传输是双向的,电路板的尺寸要求一定,结合电路设计的 实际要求,就要选择单芯片集成多路光耦的器件;
(2)光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是不小于500%。因为当CTR<500%时,光耦中的LED 就需要较大的工作电流(>5.0mA),才能保证信号在长线传输中不发生错误,这会增大光耦的功耗;
(3)光电耦合器的传输速度也是选取光耦必须遵 循的原则之一,光耦开关速度过慢,无法对输入电平做出正确反应,会影响电路的正常工作。
(4)推荐采用线性光耦。其特点是CTR值能够在一定范围 内做线性调整。设计中由于电路输入输出均是一种高低电平信号,故此,电路工作在非线性状态。而在线性应用中,因为信号不失真的传输,所以,应根据动 态工作的要求,设置合适的静态工作点,使电路工作在线性状态。
通常情况下,单芯片集成多路光耦的器件速度都比较慢,而速度快的器件大多都是 单路的,大量的隔离器件需要占用很大布板面积,也使得设计的成本大大增加。在设计中,受电路板尺寸、传输速度、设计成本等因素限制,无法选用速度上 非常占优势的单路光耦器件,在此选用TOSHIBA公司的TLP521-4。
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