光耦合器的定義與概述

光耦合器或光電耦合器是一種電子元件，基本上充當具有不同電壓電平的兩個獨立電路之間的接口。光耦合器是可在輸入和輸出源之間提供電氣隔離的常用元件。它是一個 6 引腳器件，可以有任意數(shù)量的光電探測器。

在這里，光源發(fā)出的光束作為輸入和輸出之間的唯一接觸而存在。因此，我們可以在兩個電路之間具有兆歐的絕緣電阻。在兩個電路之間的電壓差相差幾千伏的高壓應用中，這種隔離是有利的。所有此類電子隔離器的使用都存在于信號在兩個隔離電路之間通過的所有條件下。

到目前為止，我們已經(jīng)討論了隔離電路，但在進入任何進一步方面之前，應該知道它的含義。

什么是隔離電路?

隔離電路是它們之間沒有公共導體并保持適當隔離的電路。

正如我們已經(jīng)意識到的那樣，信息信號中高度包含噪聲和額外的失真，這可能超出傳輸過程中輸出端邏輯電路的容差限制。光耦合器可用于在交流和直流高壓下工作。

光耦合器的結構

光耦合器主要由紅外LED和檢測發(fā)射紅外光束的光敏器件組成。半導體光敏器件可以是光電二極管、光電晶體管、達林頓對、SCR或TRIAC。

讓我們看一下光耦合器的基本圖：

隔離光耦合器

紅外LED 和光敏器件封裝在單個封裝中。LED保持在輸入側，光敏材料放置在輸出側。電路開始時連接一個電阻，用于限制電流，另一個電阻連接在電源電壓和集電極端子之間。

在繼續(xù)之前，我們先看一下光耦合器的引腳描述：

光耦合器的引腳圖

· 引腳1：陽極

· 引腳2：陰極

· 引腳3：接地

· 引腳4：發(fā)射器

· 引腳5：收集器

· 引腳6：底座

光電晶體管的基極可從外部獲得。單個光電晶體管用于簡單隔離光耦合器的輸出級。

光耦合器的工作原理

光耦合器是LED和光電二極管的組合，封裝在單個封裝中。如下圖所示，當光耦合器的輸入側出現(xiàn)高電壓時，電流開始流過LED。

LED驅(qū)動光晶體管

由于此電流，LED 會發(fā)光。當落在光電晶體管上時，這種發(fā)光會導致電流流過該晶體管。流過光電晶體管的電流與提供的輸入電壓成正比。如果增加輸入電阻的值，則放置在電路開頭的輸入電阻將減少流過LED的電流量。由于LED由于該電流而發(fā)光，因此，當電流較低時，LED的光強度會很低。

正如我們之前已經(jīng)討論過的，LED發(fā)射的光強度將等于流過光電晶體管的相應電流。這意味著LED發(fā)出的低強度光將導致低電平電流流過光電晶體管。因此，在晶體管的集電極-發(fā)射極端產(chǎn)生變化的電壓。

這樣，來自輸入電路的輸入信號被耦合到輸出電路。

光耦合器的類型

各種類型的光耦合器如下圖所示：

對于直流電路的使用，主要使用光電晶體管和光電達林頓器件。在交流電的情況下，使用有源電路光可控硅和光三端雙向可控硅。

還有一些其他形式的源傳感器配置，如LED激光器，LED光電二極管，反射光耦合器，開槽光耦合器等。

優(yōu)勢

1. 光耦合器允許與邏輯電路輕松連接。

2. 電氣隔離提供電路保護。

3. 它允許寬帶信號傳輸。

4. 體積小，設備輕巧。

1. 光耦合器的運行速度很低。

2. 在信號功率非常高的情況下，可能會出現(xiàn)信號耦合的可能性。

應用

1. 它用于大功率逆變器。

2. 它用于大功率斬波器。

3. 在AC-DC轉(zhuǎn)換器中，光耦合器被廣泛使用。

光耦合器的布局基本上取決于隔離電壓。為了獲得適當?shù)膿舸╇妷?，光通道盡可能薄。

審核編輯：湯梓紅