一、光耦介紹
光耦合器(opticalcoupler equipment,英文縮寫(xiě)為OCEP)亦稱(chēng)光電隔離器或
光電耦合器,簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。它是以光為媒介來(lái)傳輸電信號(hào)的器件,通常把發(fā)光器(紅外線(xiàn)發(fā)光二極管LED)與受光器(光敏半導(dǎo)體管,光敏電阻)封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線(xiàn),受光器接收光線(xiàn)之后就產(chǎn)生光電流,從輸出端流出,從而實(shí)現(xiàn)了“電—光—電”控制。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器,由于它具有體積小、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn),抗干擾能力強(qiáng),輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn),在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。
二、光耦的應(yīng)用
1.用作固體繼電器
采用光電耦合器作固體繼電器具有體積小、耦合密切、驅(qū)動(dòng)功率小、動(dòng)作速度快、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。圖3所示是一個(gè)光電耦合器用作固體繼電器的實(shí)際電路圖,它的左半部分電路可用于將輸入的電信號(hào)Vi變成光電耦合器內(nèi)發(fā)光二極管發(fā)光的光信號(hào);而右半部分電路則通過(guò)光電耦合器內(nèi)的光敏三極管再將光信號(hào)還原成電信號(hào),所以這是一種非常好的電光與光電聯(lián)合轉(zhuǎn)換器件。光電耦合器的電流傳輸比為20%,耐壓為150V,驅(qū)動(dòng)電流在8~20mA之間。在實(shí)際使用中,由于它沒(méi)有一般電磁繼電器常見(jiàn)的實(shí)際接點(diǎn),因此不存在接觸不良和燃弧打火等現(xiàn)象,也不會(huì)因受外力或機(jī)械沖擊而引起誤動(dòng)作。所以,它的性能比較可靠,工作十分穩(wěn)定。
2.在電話(huà)保安裝置中應(yīng)用
為了防止電話(huà)線(xiàn)路被并機(jī)竊用或電話(huà)機(jī)被盜用通話(huà),可以利用光電耦合器來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的電話(huà)保安電路,由VD1~VD4組成極性轉(zhuǎn)換電路。由于在將本保安器接入電話(huà)線(xiàn)路中時(shí),不需要分清電話(huà)線(xiàn)路反饋電壓的極性,因此,使用該保安器可以給安裝帶來(lái)很大的方便。
3.代替音頻變壓器
在線(xiàn)性電路中,兩級(jí)放大器之間常用音頻變壓器作耦合。這種耦合的缺點(diǎn)是會(huì)在變壓器鐵芯片中損耗掉一部分功率,并可能造成某些失真。而如果選用光電耦合器來(lái)代替音頻變壓器就可以克服上述這些缺點(diǎn)。當(dāng)輸入信號(hào)Vi經(jīng)三極管BG1、BG2前級(jí)放大之后,驅(qū)動(dòng)光電耦合器左邊的LED發(fā)光,并被右邊的光敏管全部吸收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),此信號(hào)經(jīng)后級(jí)電路BG3放大,并由該管的發(fā)射極通過(guò)電容器C3后輸出一個(gè)不失真的放大信號(hào)V0。由于該電路將前后兩級(jí)放大器之間完全隔離,因而杜絕了地環(huán)路可能引起的干擾。同時(shí)由于該電路還具有消噪功能,因此避免了信號(hào)的失真。整個(gè)電路的總增益可望達(dá)到20dB以上,帶寬約120kHz。
4.在邏輯電路上的應(yīng)用
光電耦合器可以構(gòu)成各種邏輯電路,由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好,因此,由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠。
5.作為固體開(kāi)關(guān)應(yīng)用
在開(kāi)關(guān)電路中,往往要求控制電路和開(kāi)關(guān)之間要有很好的電隔離,對(duì)于一般的電子開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)是很難做到的,但用光電耦合器卻很容易實(shí)現(xiàn)。
6.在觸發(fā)電路上的應(yīng)用
將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路,由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路,可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問(wèn)題。
7.脈沖放大電路中的應(yīng)用
光電耦合器應(yīng)用于數(shù)字電路,可以將脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。
8.在線(xiàn)性電路上的應(yīng)用
線(xiàn)性光電耦合器應(yīng)用于線(xiàn)性電路中,具有較高地線(xiàn)性度以及優(yōu)良地電隔離性能。
9.特殊場(chǎng)合的應(yīng)用
光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制,取代變壓器,代替觸點(diǎn)繼電器以及用于A/D電路等多種場(chǎng)合。