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如何巧妙地进行光电耦合器设计?

归档日期:12-02       文本归类:反遮断      文章编辑:爱尚语录

  在电子电路设计中是一种必不可少的器件,其能够将光能与电能进行互相转换,从而达到对电能进行自由掌控的目的。并且随着现代电源设备的多样化发展,光电耦合器的应用场合也越来越广泛。在接下来的内容中,小编将为大家介绍光电耦合器在日常设计中的一些使用常识,快来看看吧。

  1、光电耦合器的品种和类型繁多,在实际应用时要根据不同的电路选择不同类型的光电耦合器。例如,输入部分有两个“背对背”发光二极管的光电耦合器,适合应用于交流输入的场合;采用达林顿输出结构的光电耦合器,适合应用于输出较大电流的场合;输出由光触发双向晶闸管组成的光电耦合器,适合用来驱动交流负载。

  2、光电耦合器的封装形式与内部结构、电路功能完全是两回事。外形相同的光电耦合器,功能可能完全不同;功能相同的电路也可以用不同的封装。所以选用或代换光电耦合器时,只能以它的型号为根据。另外,光电耦合器直接用于隔离传输模拟量时,必须要考虑它的输出端非线性问题。用于隔离传输数字量时,要考虑它的响应速度问题。如果对输出有功率要求,还得考虑功率接口设计问题。

  3、光电耦合器就输出特性而言,有非线性(数字型)光电耦合器和线性(模拟型)光电耦合器两种。非线性光电耦合器的电流传输特性曲线是非线性的,这类产品适合于开关信号的传输,不适合于传输模拟量。线性光电耦合器的电流传输特性曲线接近直线,并且小信号时性能较好,能以线性特性进行隔离控制。彩电、显示器等的开关电源中常用的光电耦合器为线性产品,如果换成非线性产品,就有可能使振荡波形变坏,严重时出现寄生振荡,对图像画面等产生干扰,同时使电源带负载能力下降。因此,在维修家电产品的开关电源时,如果发现光电耦合器损坏,一定记着要用线性光电耦合器去代换。

  常用的4脚线脚线等。电子爱好者非常熟悉的4N××系列(如4N25、4N26、4N35、4N36等)光电耦合器,主要用于传输数字信号(高、低电平),属于非线性光电耦合器,其线性度差,是不适合用于开关电源中的。

  4、光电耦合器“隔离”作用的建立需要满足一定的外部条件:首先,在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源,若两端共用一个电源,则光电耦合器的隔离作用将失去意义;其次,当用光电耦合器来隔离输入、输出通道时,必须对所有的信号(包括数位量信号、控制量信号、状态信号)全部隔离,使得被隔离的两边没有任何电气上的联系,否则这种隔离也是没有意义的。

  5、光电耦合器的输入端引脚都是设计在封装的某一边上的,而输出端引脚则是封装在相对的另外一边上的。这种结构可保证前后级间绝缘电阻高达109~1013欧姆,并有利于增加隔离电压的最大可能值,方便电路的安装。但在多通道光电耦合器中,尽管各输入端与输出端之间的隔离电压值较高(一般1.5kV),但是在相邻通道之间所出现的电位差却绝对不允许超过500V。另外,光电耦合器的输入端发光源多为红外发光二极管,它的反向击穿电压一般都很低,有的仅3V,在使用时必须注意输入端不能接反。为了防止红外发光二极管因反压过高而击穿,可在其输入端反向并联上一个保护二极管。

  6、通常单通道光敏三极管型光电耦合器多是密封在一个6引脚的封装之内,光敏三极管的基极被引到封装的外面以备使用。在平常使用中,基极是开路不用的。若将基极引脚与发射极引脚短接,便可将光敏三极管转换成为光敏二极管,在这种情况下,虽然使光电耦合器的电流传输比下降,但却能够使响应时间加快。

  7、在业余电子制作或家电维修时,如果手头一时找不到合适的光电耦合器,取一只3mm高亮度发光二极管和一只2mm的3DU型硅光敏三极管,用电工绝缘黑胶布将它们的发光面和受光面正对着卷起来,然后装入一段约6mm×20mm的黑色硬塑管内,两端用黑色环氧树脂封固即成。需要指出的是:在选用发光二极管和光敏三极管时,必须使两者的光谱特性(尤其是峰值波长)尽量保持一致,否则会影响光电耦合器的效果。光敏三极管根据需要也可以选用光敏二极管或光敏电阻器等光敏器件。这种自制光电耦合器成本不足2元,其主要特性参数可参考所选用的两只管子的特性。

  8、常见的光电耦合器是把发光器件和光敏器件对置封装在一起,属于内光路光电耦合器,用它可完成电信号的耦合和传递。前面所介绍的光电耦合器均属于内光路光电耦合器。

  除此以外,还有一类专门用于测量物体的有无、个数和移动距离等的光传感器(也称光电开关或光电断续检测器),它分为遮光式(对射型)和反光式(反射型)两种,由于这类光传感器也具有光耦合特点,并且它的光路在器件外面,所以将这类器件统称为外光路光电耦合器。

  外光路光电耦合器的输入端与输出端多数也采用相互隔离的结构,即发光器件和光敏器件相互独立,保持电气绝缘。但也有一些产品采用非隔离式,即发光器件和光敏器件为共地。外光路光电耦合器的缺点是容易受到外界光线的干扰,尤其是在较强的环境光线下使用,其检测功能可能丧失。

  9、焊接普通光电耦合器一般用20W左右的小功率电烙铁,烙铁头最好锉成窄小斜面,以求焊点位置准确。焊接时间不宜过长,防止烫坏器件本身或线路板。

  以上,就是光电耦合器在日常设计使用过程中需要注意,或者很容易被忽略的一些使用要点。对于电源新手来说,在正式接触使用光电耦合器设计之前,不妨花上几分钟来阅读本文,相信会对之后的学习起到非常大的作用。如果读者掌握了一定的基础,那么本文将会是一篇较为优秀的资料文章。

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