3.8光电耦合器 31光电合器原理 在电合器甲 工作电流 表314 生 本 防大 : 来 公容安与
117 3.8 光电耦合器 3.8.1 光电耦合器原理 光电耦合器由半导体光敏器件和发光二极管组成，它主要是用来实现光电信号的传 递。当电信号加到光耦合器输入端时，发光二极管导通发光，光电耦合中光敏器件在此 光辐射下输出光电源，从而实现电一光一电两次转换，通过光完成输入端和输出端之间 的耦合。光电耦合器可分为光电二极管型、光电三极管型、光控双向可控硅型三种。 当在光电耦合器输入端，即发光二极管两端通过很小的工作电流(5～10mA)时（电 压一般小于 3V），就会使光电二极管、光电三极管、光电双向可控硅由截止转变为导通 状态，从而实现光电转换。 3.8.2 光电耦合器的结构特征 光电耦合器是将发光元件与受光器件组合封装在同一个密封体内的器件，发光元 件、受光器件以及信号处理电路可集成在一块芯片上。常见的光电耦合器的电路结构及 表 3.14
不会影输入 光电树合洛常用特性参数及符号见表315. 3这5光电辆合舞的典型应用 光电合器种的光电二极管D导通 386 有D4 w.D-u9小 118
118 特性见表 3.14 所示。 3.8.3 光电耦合器的特点 由于光电耦合器是以光为传输信号的媒介，因此它具有以下特点： ①光电耦合器实现了以光为媒介的传输，因而保证了输入端和输出端之间的绝缘电 阻都很高，一般都大于 1×10 10Ω，耐压也高，具有优良的隔离性。 ②具有传输单向性，信号只能从发光源单向传输到受光器件而不会反馈，传输信号 不会影响输入端。 ③发光源使用砷化镓发光二极管，具有低阻抗的特点，可以抑制干扰，消除噪音。 ④当使用不同类型的器件组成逻辑电路时，用光电耦合器可以很好地解决电路中不 能共电源或阻抗不同的相互隔离问题。 ⑤响应速度快，可用于高频电路。 ⑥结构简单，体积小，寿命长，无触点。 总之，光电耦合器具有输入与输出间信号绝缘、单向传递、抗干扰能力强、响应速 度快、工作稳定可靠等特点，因此，光电耦合器广泛应用在电路隔离、电平转换、噪声 抑制、无触点开关、固态继电器、过流保护、长线传输及数／模转换等方面。 3.8.4 光电耦合器常用特性参数及符号 光电耦合器常用特性参数及符号见表 3.15。 3.8.5 光电耦合器的典型应用 电路如图 3.61（a）所示，由于左右两回路的耦合是靠光电耦合来完成的，所以左右 两回路在电气上是隔离的，绝缘电阻高达 1000MΩ以上，击穿电压高于 1000V。 工作原理分析如下：当输入为正半周时，光电耦合器中的光电二极管 VD2导通，这 样光电三极管也导通，使输出 uO 得到+5V 电压；而当输入为负半周时，VD1导通，VD2 截止，因而输出电压 uO=0。电路中 ui、iD、uO 的波形如图 3.61（b）所示。由于采用了 光电耦合器后，实现了 ui 和 uO 的隔离和耦合，提高了电路的抗干扰能力。 3.8.6 光电耦合器检测 常用光电耦合器的型号有 PS2018、NJL5121DB、4N25、4N26、4N35、PC817、TLP521、 LFV3170，双向可控硅光电耦合器型号有 MOC3202、MOC3040、MOC3021。 检测时先区分出光电耦合器的输入与输出端，用数字表查找二极管输入端，并确定 其正负极。然后将输入端接数字表的 NPN 插孔，正极接 C 孔，负极接 E 孔，由此提供 表 3.15
给发光二极管工作电流。输出特性用指针万用表RX1挡测试，黑表笔接光敏三极管c极， 红表笔接e极，万用表内1.5V电池作光敏三极管电源。 三极管导通时，c一心间电阻值的变化。实际上是光电流的变化，通过表针的偏转米 反映光电转换效率，偏转角度越大说明管子效率越高，当c、:不能确定时可以试测。 AA 12y100k0. NB 2w100k0 10k0 】应用电路图 b)4,in、“n的波形图 图361光电祸合器电路 119
119 给发光二极管工作电流。 输出特性用指针万用表 R×l 挡测试， 黑表笔接光敏三极管 c 极， 红表笔接 e 极，万用表内 1.5V 电池作光敏三极管电源。 三极管导通时，c～e 间电阻值的变化。实际上是光电流的变化，通过表针的偏转来 反映光电转换效率，偏转角度越大说明管子效率越高，当 c、e 不能确定时可以试测。 图 3.61 光电耦合器电路