第9章光電耦合器

1、第第9 9章章 光耦合器光耦合器第9章 光耦合器 光電耦合器件：發(fā)光器件與受光器件的組合器件，以光為媒介傳輸電信號的一種電光電轉(zhuǎn)換器件。發(fā)光器件：白熾燈、LED、激光器光接收器件：光敏電阻、光電二極管、光電三極管受光器件波長與發(fā)光器件波長匹配。光耦合器是以光為傳輸信號，與其它電子器件相光耦合器是以光為傳輸信號，與其它電子器件相比，具有以下比，具有以下特征特征：由于光耦合器以光為媒介進行傳輸，因而保證了由于光耦合器以光為媒介進行傳輸，因而保證了輸人端和輸出端間的高度電絕緣性輸人端和輸出端間的高度電絕緣性，隔離性好，隔離性好，耐壓高；耐壓高；具有具有傳輸單向性傳輸單向性，信號從發(fā)光源單向傳輸?shù)绞芄?/p>

2、，信號從發(fā)光源單向傳輸?shù)绞芄馄骷粫l(fā)生反饋；器件而不會發(fā)生反饋；容易與邏輯電路相配合；容易與邏輯電路相配合；響應(yīng)速度快、靈敏度高；響應(yīng)速度快、靈敏度高； 體積小、重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度安裝。體積小、重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度安裝。 9.1 光電耦合器件的原理光耦合器的工作原理可總結(jié)為以下三點：光耦合器的工作原理可總結(jié)為以下三點：電電-光轉(zhuǎn)換光轉(zhuǎn)換 電信號流經(jīng)光耦合器的輸入級一側(cè)，經(jīng)輸入級發(fā)光器電信號流經(jīng)光耦合器的輸入級一側(cè)，經(jīng)輸入級發(fā)光器件轉(zhuǎn)換成光信號，即實現(xiàn)電件轉(zhuǎn)換成光信號，即實現(xiàn)電-光轉(zhuǎn)換。光轉(zhuǎn)換。信號傳輸信號傳輸 光信號通過對電絕緣的透光環(huán)氧樹脂達(dá)到受光器件。光信號通過對電絕緣的透光環(huán)氧

3、樹脂達(dá)到受光器件。光光-電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換 光敏器件接受光信號，將其轉(zhuǎn)換成電信號并輸出。光敏器件接受光信號，將其轉(zhuǎn)換成電信號并輸出。 紅外發(fā)光二極管紅外發(fā)光二極管+光敏電阻光敏電阻 紅外發(fā)光二極管紅外發(fā)光二極管+光敏二極管光敏二極管 紅外發(fā)光二極管紅外發(fā)光二極管+光敏三極管光敏三極管 紅外發(fā)光二極管紅外發(fā)光二極管+達(dá)林頓光敏三極管達(dá)林頓光敏三極管9.2.1 . 9.2.1 . 光電耦合器件的結(jié)構(gòu)光電耦合器件的結(jié)構(gòu) 9.2 光電耦合器件的結(jié)構(gòu)與特性 發(fā)光二極管和光敏二極管兩個管心相對封裝在一密閉的殼體發(fā)光二極管和光敏二極管兩個管心相對封裝在一密閉的殼體內(nèi)，兩管心中間使用透明樹脂填封，周邊用不透光的黑色

4、環(huán)氧樹內(nèi)，兩管心中間使用透明樹脂填封，周邊用不透光的黑色環(huán)氧樹脂填充。脂填充。 對于使用在惡劣環(huán)境下的光耦合器，不采用塑封結(jié)構(gòu)，需要對于使用在惡劣環(huán)境下的光耦合器，不采用塑封結(jié)構(gòu)，需要采用金屬殼體真空密封式封裝。采用金屬殼體真空密封式封裝。9.2.2 光電耦合器件的特性 光電耦合器件的主要特性為光電耦合器件的主要特性為隔離特性隔離特性與與傳輸特性傳輸特性。 1.1.傳輸特性傳輸特性（1 1）電流傳輸比）電流傳輸比 在直流工作狀態(tài)下，光電耦合器件的集電極電在直流工作狀態(tài)下，光電耦合器件的集電極電流流I Ic c與發(fā)光二極管的注入電流與發(fā)光二極管的注入電流I IF F之比定義為光電耦之比定義為光電

5、耦合器件的電流傳輸比，用合器件的電流傳輸比，用CTRCTR表示。表示。CTR=ICQ/ IFQ100% 電流傳輸比的影響因素電流傳輸比的影響因素：電流傳輸比電流傳輸比- -正向電流特性正向電流特性電流傳輸比電流傳輸比- -環(huán)境溫度關(guān)系環(huán)境溫度關(guān)系 3 3、輸入與輸出間隔離電壓、輸入與輸出間隔離電壓V Visoiso 光電耦合器的輸入（發(fā)光器件）與輸出（光電接收器件）的隔離特性可用它們之間的隔離電壓V iso 來描述。一般低壓使用時隔離特性都能滿足要求，在高壓使用時，隔離電壓成為重要的參數(shù)。已經(jīng)可以制造出用于高壓隔離應(yīng)用的耐壓高達(dá)幾千伏或上萬伏的光電耦合器件。 光電耦合器件的響應(yīng)時間主要由光敏三

6、極管決定，也會受到輸入端正向電流以及負(fù)載電阻值而變化。 4.4.響應(yīng)特性響應(yīng)特性9.39.3光電耦合器件的基本使用方法光電耦合器件的基本使用方法9.4 光耦合器的應(yīng)用例9.4.1 光耦和器的種類（表光耦和器的種類（表9.1 p222)發(fā)光器件發(fā)光器件氖燈氖燈鎢絲燈鎢絲燈發(fā)光二極管發(fā)光二極管光敏二極管光敏二極管光敏三極管光敏三極管光敏電阻光敏電阻達(dá)林頓達(dá)林頓型光敏三極管型光敏三極管受光器件受光器件光耦合器光耦合器9.4.2 光耦和器的應(yīng)用電路例使用光耦和器時降低噪聲的措施 （1）噪聲加在信號線上的情況9.4.2 光耦和器的應(yīng)用電路例使用光耦和器時降低噪聲的措施 （2）針對侵入光耦合器本身的噪聲（

7、a）附加電容）附加電容2、系統(tǒng)間接口降噪、系統(tǒng)間接口降噪9.4.3 高速光耦合器應(yīng)用高速光耦合器應(yīng)用9.4.4 與與CMOS的接口的接口9.4.5 9.4.5 電壓監(jiān)測電路電壓監(jiān)測電路9.4.6 9.4.6 帶有監(jiān)視器的蓄電池充電電路帶有監(jiān)視器的蓄電池充電電路9.4.7 9.4.7 電話機來電信號監(jiān)測電路電話機來電信號監(jiān)測電路9.4.8 AC9.4.8 AC電源線監(jiān)視電路電源線監(jiān)視電路9.4.11 9.4.11 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器SSR(Solid State Relay)SSR(Solid State Relay)1.光耦合器組成的無觸點開關(guān)電路 1.1 用光耦合器組成常閉開關(guān) 1.1 用光耦合器組成常開開關(guān) 1.2 用光耦合器組成單刀雙擲開關(guān)2 光耦合器組成脈沖整形電路 2.1光耦合器與晶