浅析光电耦合器在电子领域中的应用

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点击量: 146761 来源: 深圳市凯高达科技有限公司

浅析光电耦合器在电子领域中的应用

光电耦合器 是以光为媒介传输电信号的器件, 光电耦合器 的特点是可实现电信号的隔离传输,它可以传输交流信号,又可以传输直流信号,以实现“光-电-光”的转化。 光电耦合器 具有传输效率高、隔离度好、抗干扰能力强、寿命长、体积小和质量小的优点,在电子行业使用范围非常广泛。下面通过实例,我们一起来了解 光电耦合器 在电子领域中的应用。

  一、光电耦合器的应用

  远距离的光电隔离传送

  在电脑应用系统中,由于测控系统与被测和被控设备之间不可避免地要进行长线传输,信号在传输过程中很易受到干扰,导致传输信号发生畸变或失真;另外,在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间,常因设备间的地线电位差,导致地环路电流,对电路形成差模干扰电压。为确保长线传输的可靠性,可采用光电耦合隔离措施,将2个电路的电气连接隔开,切断可能形成的环路,使他们相互独立,提高电路系统的抗干扰性能。若传输线较长,现场干扰严重,可通过两级光电耦合器将长线完全“浮置”起来。

  传输长线的光耦浮置处理

  长线的“浮置”去掉了长线两端间的公共地线,不但有效消除了各电路的电流经公共地线时所产生杂讯电压形成相互窜扰,而且也有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题;同时,受控设备短路时,还能保护系统不受损害。

  功率驱动电路中的光电隔离控制

  在微机控制系统中,大量应用的是开关量的控制,这些开关量一般经过微机的I/O输出,而I/O的驱动能力有限,一般不足以驱动一些点磁执行器件,需加接驱动介面电路,为避免微机受到干扰,须采取隔离措施。如可控硅所在的主电路一般是交流强电回路,电压较高,电流较大,不易与微机直接相连,可应用光耦合器将微机控制信号与可控硅触发电路进行隔离。电路实例如图所示。

  双向可控硅(晶闸管)

  在马达控制电路中,也可采用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。马达靠MOSFET或IGBT功率管提供驱动电流,功率管的开关控制信号和大功率管之间需隔离放大级。在光耦隔离级—放大器级—大功率管的连接形式中,要求光耦具有高输出电压、高速和高共模抑制。

  二、光电耦合器的特殊应用

  1、用作固体继电器

  采用光电耦合器作固体继电器具有体积小、耦合密切、驱动功率小、动作速度快、工作温度范围宽等优点。图3所示是一个光电耦合器用作固体继电器的实际电路图,它的左半部分电路可用于将输入的电信号Vi变成光电耦合器内发光二极管发光的光信号;而右半部分电路则通过光电耦合器内的光敏三极管再将光信号还原成电信号,所以这是一种非常好的电光与光电联合转换器件。光电耦合器的电流传输比为20%,耐压为150V,驱动电流在8~20mA之间。在实际使用中,由于它没有一般电磁继电器常见的实际接点,因此不存在接触**和燃弧打火等现象,也不会因受外力或机械冲击而引起误动作。所以,它的性能比较可靠,工作十分稳定。

  2.光电耦合器在电话保安装置中应用

  为了防止电话线路被并机窃用或电话机被盗用通话,可以利用光电耦合器来设计一个简单实用的电话保安电路,由VD1~VD4组成极性转换电路。由于在将本保安器接入电话线路中时,不需要分清电话线路反馈电压的极性,因此,使用该保安器可以给安装带来很大的方便。

  3.用光电耦合器代替音频变压器

在线性电路中,两级放大器之间常用音频变压器作耦合。这种耦合的缺点是会在变压器铁芯片中损耗掉一部分功率,并可能造成某些失真。而如果选用光电耦合器来代替音频变压器就可以克服上述这些缺点。当输入信号Vi经三极管BG1、BG2前级放大之后,驱动光电耦合器左边的LED发光,并被右边的光敏管全部吸收并转换成电信号,此信号经后级电路BG3放大,并由该管的发射极通过电容器C3后输出一个不失真的放大信号V0。由于该电路将前后两级放大器之间完全隔离,因而杜绝了地环路可能引起的干扰。同时由于该电路还具有消噪功能,因此避免了信号的失真。整个电路的总增益可望达到20dB以上,带宽约120kHz。

            光电耦合器(光电耦合电路)的主要作用是隔离传输和隔离控制,另外,光电耦合器还可以用作继电器、代替音频变压器等。