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光耦在电路中的作用
发布者: 发布时间:2017/11/24 阅读:1391

光耦在电路中的作用

一、电路中为什么要使用光耦

1、电气隔离的要求。AB电路之间,要进行信号的传输,但两电路之间由于供电级别过于悬殊,一路为数百伏,另一路为仅为几伏,两种差异巨大的供电系统,无法将电源共用。A电路与强电有联系,人体接触有触电危险,需予以隔离;而B线路板为人体经常接触的部分,也不应该将危险高电压混入到一起。因此,两者之间,既要完成信号传输,又必须进行电气隔离。

2、运放电路等高阻抗型器件的采用。和电路对模拟的微弱的电压信号的传输,使得对电路的抗干扰处理成为一件比较麻烦的事情,从各个途径混入的噪声干扰,有可能反客为主,将有用信号“淹没”掉。

3、除了考虑人体接触的安全,又必须考虑到电路器件的安全,当光电耦合器件输入侧受到强电压(场)冲击损坏时,因光耦的隔离作用,输出侧电路却能安全无恙。

因以上三个方面的原因,促成了光耦器件的研制、开发和实际应用。光耦的基本作用,是将输入、输出侧电路进行有效的电气上的隔离,能以光形式传输信号,有较好的抗干扰效果,输出侧电路能在一定程度上得以避免强电压的引入和冲击。

二、光电耦合器件的一般属性

1、结构特点。输入侧一般采用发光二极管,输出侧采用光敏晶体管、集成电路等多种形式,对信号实施电--电的转换与传输。

2、输入和输出侧之间有光的传输,而无电的直接联系。输入信号的有无和强弱控制了发光二极管的发光强度,而输出侧接受光信号,据感光强度,输出电压或电流信号。

3、输入和输出侧有较高的电气隔离度,隔离电压一般达2000V以上。能对交、直流信号进行传输,输出侧有一定的电流输出能力,有的可直接拖动小型继电器。特殊型光耦器件能对毫伏,甚至微伏级交、直流信号进行线性传输。

4、因光耦的结构特性,输入和输出侧需要相互隔离的独立供电电源,即需两路无“共地”点的供电电源。下述一、二类光耦输入侧由信号电压提供了输入电流通路,但实质上输入信号回路,也是有一个供电支路的;而线性光耦,则输入侧与输出侧一样,是直接接有两种相隔离的供电电源的。

三、在变频器电路中,经常用到的光电耦合器件,有三种类型:

1、一种为三极管型光电耦合器,如:PC816PC8174N35等,常用于开关电源电路的输出电压采样和误差电压放大电路中,也应用于变频器控制端子的数字信号输入回路中。结构最为简单,输入侧由一只发光二极管,输出侧由一只光敏三极管构成,主要用于对开关量信号的隔离与传输。

2、第二种为集成电路型光电耦合器,如:6N137HCPL2601等,输入侧发光管采用了延迟效应低微的新型发光材料,输出侧为门电路和肖基特晶体管构成,使工作性能大为提高。其频率响应速度比三极管型光电耦合器大为提高,在变频器的故障检测电路和开关电源电路中也有应用。

3、第三种为线性光电耦合器,如:A7840。结构与性能与前两种光耦器件大有不同。在电路中主要用于对mV级微弱的模拟信号进行线性传输,在变频器电路中,往往用于输出电流的采样与放大处理、主回路直流电压的采样与放大处理。

1)测量方法:

1、数字表二极管档,测量输入侧正向压降为1.2V,反向无穷大。输出侧正、反压降或电阻值均接近无穷大。

2、指针表的x10k电阻档,测其12脚,有明显的正、反电阻差异,正向电阻约为几十kΩ,反向电阻无穷大;34脚正、反向电阻无穷大。

2)两表测量法:

1、用指针式万用表的x10k电阻档(能提供15V 9V、几十μA的电流输出),正向接通12脚(黑笔搭1脚),用另一表的电阻档用x1k测量34脚的电阻值,当12脚表笔接入时,34脚之间呈现20kΩ左右的电阻值,脱开12脚的表笔,34脚间电阻为无穷大。

       2、可用一个直流电源串入电阻,将输入电流限制在10mA以内。输入电路接通时,34脚电阻为通路状态,输入电路开路时,34脚电阻值无穷大。34种测量方法比较准确,如用同型号光耦器件相比较,甚至可检测出失效器件(如输出侧电阻过大)。

 

 
 

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