光耦合器(opticalcoupler equipment,OCEP)亦称光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。它是把发光器件(如发光二极体)和光敏器件(如光敏三极管)组装在一起,通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件,从而起到输入、输出、隔离的作用。
光耦是一种电子元器件,用于隔离输入与输出,使得两个不同的电路之间可以进行光电转换。
光耦是隔离传输器件,原边给定信号,副边回路就会输出经过隔离的信号。
光耦工作原理
以下图说明光耦的工作:
原边输入信号 Vin,施加到原边的发光二极管和 Ri 上产生光耦的输入电流 If,If 驱动发光二极管,使得副边的光敏三极管导通,回路VCC、RL 产生 Ic,Ic 经过 RL 产生Vout,达到传递信号的目的。原边副边直接的驱动关联是CTR(电流传输比),要满足 Ic≤If*CTR。
光耦参数
输入特性:
1. 正向工作电压Vf(Forward Voltage)
Vf是指在给定的工作电流下,LED本身的压降。常见的小功率LED通常以If=20mA来测试正向工作电压,当然不同的LED,测试条件和测试结果也会不一样。
2. 反向电压Vr(Reverse Voltage )
是指LED所能承受的最大反向电压,超过此反向电压,可能会损坏LED.在使用交流脉冲驱动LED时,要特别注意不要超过反向电压。
3. 反向电流Ir(Reverse Current)
通常指在最大反向电压情况下,流过LED的反向电流。
4. 允许功耗Pd(Maximum Power DissipaTIon)
LED所能承受的最大功耗值。超过此功耗,可能会损坏LED.
5. 中心波长λp(Peak Wave Length)
是指LED所发出光的中心波长值。波长直接决定光的颜色,对于双色或多色LED,会有几个不同的中心波长值。
6. 正向工作电流If(Forward Current)
If是指LED正常发光时所流过的正向电流值。不同的LED,其允许流过的最大电流也会不一样。
7. 正向脉冲工作电流Ifp(Peak Forward Current)
Ifp是指流过LED的正向脉冲电流值。为保证寿命,通常会采用脉冲形式来驱动LED,通常LED规格书中给中的Ifp是以0.1ms脉冲宽度,占空比为1/10的脉冲电流来计算的。
输出特性:
1. 集电极电流Ic(Collector Current)
光敏三极管集电极所流过的电流,通常表示其最大值。
2. 集电极-发射极电压Vceo(C-E Voltage)
集电极-发射极所能承受的电压。
3. 发射极-集电极电压Veco(E-C Voltage)
发射极-集电极所能承受的电压
4. 反向截止电流Iceo
5. C-E饱和电压Vce(sat)(C-E SaturaTIon Voltage)
光耦的工作特性
以输入端工作电流(IF)为例,当输入端电流小于某一值时,光耦处于失效状态;当输入端电流大于这个值时,输出端会有明显的光电转换效果。
另外,光耦的最大持续工作电流(IFSM)与输出端最大电流(ICmax)也是非常重要的参数,通常需要根据具体的使用场景来选择光耦的型号。
光耦典型应用电路图
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