光电耦合器
发布时间：2019-10-14 14:43
发布者：xunavc
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光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。 耦合器介绍 光电耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。光电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。 光电耦合器是一种把发光器件和光敏器件封装在同一壳体内， 中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。其中，发光器件一般都是发光二极管。 而光敏器件的种类较多，除光电二极管外，还有光敏三极管、光敏电阻、光电晶闸管等。 光电耦合器可根据不同要求， 由不同种类的发光器件和光敏器件组合成许多系列的光电耦合器。 图1显示了一个典型的光电耦合器驱动电路。在该例中，右边的5V副边输出将会被左边原边电路的脉宽调制器控制。 比较器A1将ZDl(结点A)的参考电压和通过分压电路R7和R8的输出电压进行比较，因而控制Q2的导通状态，可以定义发光二极管D1的电流和通过光耦合在光敏晶体管Q1的集电极电流。然后Q1定义脉冲宽度和输出电压，补偿任何使输出电压改变的倾向。 随着光电耦合器的使用时间增加和传输比即增益的下降，为了防止控制失灵，给Q2提供充足的驱动电流裕量是很有必要的。 光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。（外形有金属圆壳封装，塑封双列直插等）。 工作原理 基本原理 在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。 光电耦合器主要由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。 光的发射部分主要由发光器件构成，发光器件一般都是发光二极管，发光二极管加上正向电压时，能将电能转化为光能而发光，发光二极管可以用直流、交流、脉冲等电源驱动，但发光二极管在使用时必须加正向电压。光的接收部分主要由光敏器件构成，光敏器件一般都是光敏晶体管， 光敏晶体管是利用 PN 结在施加反向电压时，在光线照射下反向电阻由大变小的原理来工作的。 光的信号放大部分主要由电子电路等构成。发光器件的管脚为输入端，而光敏器件的管脚为输出端。工作时把电信号加到输入端，使发光器件的芯体发光， 而光敏器件受光照后产生光电流并经电子电路放大后输出，实现电→光→电的转换，从而实现输入和输出电路的电器隔离。由于光电耦合器输入与输出电路间互相隔离，且电信号在传输时具有单向性等优点， 因而光电耦合器具有良好的抗电磁波干扰能力和电绝缘能力。 基本工作特性 1、共模抑制比很高 在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。 2、输出特性 光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。其测试连线如图2，图中D、C、E三根线分别对应B、C、E极，接在仪器插座上。 3、隔离特性 1．隔离电压Vio（Isolation Voltage） 光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。 2．隔离电容Cio（Isolation Capacitance）： 光耦合器件输入端和输出端之间的电容值 3．隔离电阻Rio：（Isolation Resistance） 半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。 4、传输特性： 1．电流传输比CTR（Current Transfer Radio）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。 2．上升时间Tr （Rise Time）& 下降时间Tf（Fall Time）光电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。 其它参数诸如工作温度、耗散功率等不再一一复述。 5、光电耦合器可作为线性耦合器使用。 在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。 结构特点 结构 光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内 , 然后利用发光器件的管脚作输入端, 而把光接收器的管脚作为输出端 。当在输入端加电信号时,发光器件发光。这样,光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输 , 而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的 。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体光电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强．无触点且输入与输出在电气上完全隔离等优点。 特点 光电耦合的主要特点如下 : ：①光信号单向传输 ，输出信号对输入端无反馈，可有效阻断电路或系统之间的电联系，但并不切断他们之间的信号传递。②隔离性能好，输入端与输出端之间完全实现了电隔离。③光信号不受电磁波干扰，工作稳定可靠。④光发射器件与光敏器件的光谱匹配十分理想，响应速度快，传输效率高，光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒级。 ⑤抗共模干扰能力强，能很好地抑制干扰并消除噪音。 ⑥无触点，使用寿命长，体积小，耐冲击能力强。 ⑦易与逻辑电路连接。⑧工作温度范围宽，符合工业和军用温度标准。 由于光电耦合器的输入端是发光器件，发光器件是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。 因此光电耦合器件的共模抑制比很大，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。它在计算机数字通信及实时控制电路中作为信号隔离的接口元件可以大大增加计算机工作的可靠性。 在长线信息传输中作为终端隔离元件可以大幅度提高信噪比。所以，它在各种电路中得到了广泛的应用。目前已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。 输入和输出端之间绝缘 , 其绝缘电阻一般都大于 10Ω, 耐压一般可超过 1kV , 有的甚至可以达到 10kV 以上 。由于“光” 传输的单向性 , 所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象, 其输出信号也不会影响输入端。由于发光器件( 砷化镓红外二极管) 是阻抗电流驱动性器件 , 而噪音是一种高内阻微电流的电压信号 。因此光电耦合器件的共模抑制比很大 ,所以,光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。它在计算机数字通信及实时控制电路中作为信号隔离的接口元件可以大大增加计算机工作的可靠性。 在长线信息传输中作为终端隔离元件可以大幅度提高信噪比。所以，它在各种电路中得到了广泛的应用。目前已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。 ACPL-247-560E www.dzsc.com/ic-detail/9_9239.html的特点 打开 / 关闭时间（典型值） 3μs，3μs 上升/下降时间（典型值） 2μs，3μs 输入类型 DC 输出类型 晶体管 电压 - 输出（最大值） 80V 电流 - 输出/通道 50mA 电压 - 正向（Vf）（典型值） 1.2V 电流 - DC 正向（If） 50mA Vce 饱和值（最大值） 400mV 工作温度 -55°C ~ 110°C 安装类型 表面贴装 封装/外壳 16-SOIC 品牌：AVAGO 型号：原装ACPL-247-500E/560E 直流/多通道半节距光敏晶体管光电耦合器批号：0731+封装：SOP16 数量：4688 对无铅要求的达标情况 / 对限制有害物质指令(RoHS)规范的达标情况：无铅 / 符合限制有害物质指令(RoHS)规范要求湿气敏感性等级（MSL）：2（1 年）系列：- 包装：剪切带（CT） ,带卷（TR） 零件状态：过期 类型：DCDC稳压器 拓扑：升压 内部开关：是 输出数：1 供电电压（最小值）：2.7V 供电电压（最大值）：5.5V 输出电压：27V 每个通道的输出电流：350mA（开关） 频率：1.35MHz 调光：模拟，PWM 应用：背光 工作温度：-40°C~85°C（TA） 安装类型：表面贴装(SMT) 封装：SOT-23-6细型，TSOT-23-6 供应商器件封装：TSOT-23-6 |
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