光耦的介绍和常用参数

Posted 2021-10-07 qlexcel

光耦的原理

光耦的内部结构如上图，由左边的发光二极管、右边的光敏三极管组成。一般的应用电路如下：

当INPUT输入高电平，光耦内的发光二极管不发光，右边的光敏三极管电阻很大，OUTPUT输出高电平。

当INPUT输入低电平，光耦内的发光二极管发光，右边的光敏三极管接收到后电阻变得很小，OUTPUT输出低电平。

上面的电路中左边的电路和右边的电路是隔离的，他们通过光耦连接在一起，通过光实现了信号的传递。

光耦的作用

1. 电气隔离。两个电路之间，要进行信号的传输，但两个电路之间由于供电级别过于悬殊，一路为数百伏，另一路为仅为几伏。两种差异巨大的供电系统，无法将电源共用。

2. 安全。A电路与强电有联系，人体接触有触电危险，需予以隔离。B电路是人体经常接触的部分。两者之间，既完成信号传输，又必须进行电气隔离。

3. 抗干扰。A电路从外界接进来，电路中带有噪声，而B电路需要处理模拟信号，可以使用光耦把两个电路隔离开，噪声也被隔离了。

4. 保护关键器件。当光电耦合器件输入侧受到强电压（场）冲击损坏时，因光耦的隔离作用，输出侧电路能安全无恙。

光耦的分类

1、光耦分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。
非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。
线性光耦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。常用的线性光耦是PC817A-C系列。

2、常用的分类还有：
按速度分，可分为低速光耦（光敏三极管、光电池等输出型）和高速光电耦合器（光敏二极管带信号处理电路或光敏集成电路输出型）

按通道分，可分为单通道，双通道和多通道光电耦合器。

按隔离特性分，可分为普通隔离光电耦合器（一般光学胶灌封低于5000V，空封低于2000V）和高压隔离光电耦合器（可分为10kV，20kV，30kV等）。

按输出形式分，可分为：

a、光敏器件输出型，其中包括光敏二极管输出型，光敏三极管输出型，光电池输出型，光可控硅输出型等。
b、NPN三极管输出型，其中包括交流输入型，直流输入型，互补输出型等。
c、达林顿三极管输出型，其中包括交流输入型，直流输入型。
d、逻辑门电路输出型，其中包括门电路输出型，施密特触发输出型，三态门电路输出型等。
e、低导通输出型（输出低电平臺伏数量级）
f、光开关输出型（导通电阻小于102）。
g、功率输出型（IGBT/MOSFET等输出）。

光耦主要的参数

1、正向电流IF：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流，这个是光耦发光二极管上允许流过的最大电流，超过它可能会烧掉发光二极管。

2、反向电流IR：在光耦发光二极管两端加规定反向电压VR时，二极管中流过的电流。

3、正向压降VF：二极管通过的正向电流为规定值时，正负极之间所产生的电压降。

4、结电容CJ：在规定偏压下，被测管两端的电容值。

5、反向击穿电压V（BR）CEO：发光二极管开路，集电极电流IC为规定值，集电极与发射集间的电压降。

6、输出饱和压降VCE（sat）：发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，并保持IC/IF≤CTRmin时（CTRmin在被测管技术条件中规定）集电极与发射极之间的电压降。

7、反向截止电流ICEO：发光二极管开路，集电极至发射极间的电压为规定值时，流过集电极的电流为反向截止电流。

8、电流传输比CTR：输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。

9、脉冲上升时间tr，下降时间tf：光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波，输出端管则输出相应的脉冲波，从输出脉冲前沿幅度的10%到90%，所需时间为脉冲上升时间tr。从输出脉冲后沿幅度的90%到10%，所需时间为脉冲下降时间tf。

10、传输延迟时间tPHL，tPLH：从输入脉冲前沿幅度的50%到输出脉冲电平下降到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPHL。从输入脉冲后沿幅度的50%到输出脉冲电平上升到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPLH。

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