光耦合器工作原理
用于传递模拟信号的光耦合器的发光器件为二极管、光接收器为光敏三极管。当有电流通过发光二极管时,便形成一个光源,该光源照射到光敏三极管表面上,使光敏三极管产生集电极电流,该电流的大小与光照的强弱,亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输,因而两部分之间在电气上完全隔离,没有电信号的反馈和干扰,故性能稳定,抗干扰能力强。发光管和光敏管之间的耦合电容小(2pf左右)、耐压高(2.5KV左右),故共模抑制比很高。输入和输出间的电隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。此外,因其输入电阻小(约10Ω),对高内阻源的噪声相当于被短接。因此,由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气性能。
光耦合器的主要优点是:信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件,现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。
光敏三极管的另一个作用是传输信号,光耦合器(optical coupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器,简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,因而具有很强的共模抑制能力。所以,它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件,可以大大增加计算机工作的可靠性。
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