光耦電路的分析

1、光耦電路分析1、光耦的定義耦合器(optical coupler，英文縮寫為OC )亦稱光電隔離器，簡稱光耦，是開關(guān)電源電路中常用的器件。2、光耦的工作原理耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā) 光二極管(LED ),使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過 進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電 一光一電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作 用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)

2、，因而具有良 好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大 大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大 增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。3、光耦的優(yōu)點(diǎn)光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離， 輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長，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、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、

3、遠(yuǎn)距離信號傳輸、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。4、 PS2501器件參數(shù)4. 1、FEATURESHigh isolation voltage (BV = 5 000 Vr.m.s.)High collector to emitter voltage (V ceo = 80 V) High-speed switching (t r = 3 s TYP., t f = 5 s TYP.) Ordering number of tape product: PS2

4、501L-1-E3, E4, F3, F4, PS2501L-2-E3, E4 Safety standards UL approved: File No. E724224.2、ps2501管腳分布PS2501-14 3Fuji 1. Anode7 2 CathodeI M I 3. EmitterE3I 4. Collector1 24.3、ps2501極限參數(shù)表Para meterSymbolPS25O1*1. PS25O1LUFS2501R 遇 PS2501 L-2.-4UnitDiodeAever&t VoltagVr6VForward Current (DC)If00mA/c

5、hPower Di&-ipaiiori DeratingJPtZC1.51.2mWCPow&r Di&ipaitonPo150130mW/chFc-rward Csr即t"l«T1A/ohTransistorColtector to Emitter Vol lagsVgeq80VEmitter to Coiledoi VollageVeco7VCollator Ciinent1c50mAVchPswer Diss-ipalwn C*e ratingJP(ZC1.5UPoiver Dis&ipaiionFc150120mW/chisoiabon

6、 Vol 倡 gFBV5 000Vmti.s.Operating Ambienl Temperaiure口-55 to+100LCStorage TemperatureT-,-S5to-h1WC4.4、ps2501電子特性ParwneierSymtaConOlionsMlhiTVP-酎AX%|F .仲 mA1rl71_4VReverse C=untnc*v»*$v5tcnnirMilv*ov.t» i.cmhew iTrartfiislofCoftKlor Ernfllnr Dart QjrrtfM心Vci=80Vp IOmAKBnACue，Trarwler Rali 用

7、(KApCTfl|r. 5 mA. . 5 V500*VccwtIf W mA. k 金 mA09£>v心 « i.g wmClcV - 0 Vh! - 10 MhU0.6苗日* Tnt1Iv 供 I Q V靴. 7 M Fk . 1W u3FalT«ne*155、光耦特性分析以下的所有數(shù)據(jù)都是在 ps2501的基礎(chǔ)上測試得出。名詞解釋：If:前向電流，即通過光耦發(fā)光二極管的電流。Ic：集電極電流，即流過感應(yīng)三極管的的電流。CRT光耦的電流裝換比，即CRT=Ic/If。此值一般是 0.8到6之間（ps2501 ,本文此值大約是 2.7）。設(shè)計(jì)光耦電路時(shí)一定要

8、保證電流Ic足夠大，或者負(fù)載電阻足夠大，才能使光耦輸出可靠的高電平或者低電平。電路按照上圖中的參數(shù)來配置，當(dāng)光耦導(dǎo)通時(shí)，貝UIf大約是2.2mA , Ic大約是6.3mA, A點(diǎn)的電壓大約是6.3V,達(dá)不到高電平的標(biāo)準(zhǔn)（電源電壓時(shí)12V）。A點(diǎn)的波形圖如下：光耦導(dǎo)通的響應(yīng)時(shí)間大約是1us,光耦導(dǎo)通的上升沿時(shí)間大約是4us；光耦的關(guān)斷響應(yīng)時(shí)間大約是0,光耦關(guān)斷下降沿時(shí)間大約是4us，光耦輸出高電平時(shí)達(dá)不到12V的高電平要求。5.1、電路設(shè)計(jì)二斷響應(yīng)時(shí)間大約是 4us，光耦關(guān)斷下降沿時(shí)間大約是4us，光耦輸出高電平時(shí)可以達(dá)到12V的高電平要求。5.1、電路設(shè)計(jì)三按照上文修改電阻 R1為100歐姆測試結(jié)果：光耦的導(dǎo)通響應(yīng)時(shí)間大約是0,光耦導(dǎo)通的上升沿時(shí)間大約是2us；光耦的關(guān)斷響應(yīng)時(shí)間大約是12us,光耦關(guān)斷下降沿時(shí)間大約是1us,光耦輸出高電平時(shí)可以達(dá)到12V的高電平要求。5.1、電路設(shè)計(jì)四如果同時(shí)修改 R1為100歐姆，修改 R3為350歐姆，則測試結(jié)果如下圖：測試結(jié)果：光耦的導(dǎo)通響應(yīng)時(shí)間大約是0,光耦導(dǎo)通的上升沿時(shí)間大約是3us；光耦的關(guān)斷響應(yīng)時(shí)間大約是 2us，光耦關(guān)斷下降沿時(shí)間大約是4us,光耦輸出高電平時(shí)可以達(dá)到12V的高電平要求。6、結(jié)論分析：增大光耦的電流If,它的導(dǎo)通響應(yīng)時(shí)間會減小，光耦導(dǎo)通的上升沿時(shí)間也會減小，光耦的關(guān) 斷響