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電子元器件類 > 光耦
光耦合器
  • 產品簡介
  • 技術參數
  • 特色功能

光耦合器(opticalcoupler,英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器或光電耦合器,簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件,通常把發光器(紅外線發光二極管LED)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光器發出光線,受光器接受光線之后就產生光電流,從輸出端流出,從而實現了"電-光-電"轉換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器,由于它具有體積小、壽命長、無觸點,抗干擾能力強,輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸信號等優點,在數字電路上獲得廣泛的應用。

一、輸入特性[1]

光耦合器的輸入特性實際也就是其內部發光二極管的特性。常見的參數有:

1. 正向工作電壓Vf(Forward Voltage)

Vf是指在給定的工作電流下,LED本身的壓降。常見的小功率LED通常以If=20mA來測試正向工作電壓,當然不同的LED,測試條件和測試結果也會不一樣。

2. 反向電壓Vr(Reverse Voltage )

是指LED所能承受的最大反向電壓,超過此反向電壓,可能會損壞LED。在使用交流脈沖驅動LED時,要特別注意不要超過反向電壓。

3. 反向電流Ir(Reverse Current)

通常指在最大反向電壓情況下,流過LED的反向電流。

4. 允許功耗Pd(Maximum Power Dissipation)

LED所能承受的最大功耗值。超過此功耗,可能會損壞LED。

5. 中心波長λp(Peak Wave Length)

是指LED所發出光的中心波長值。波長直接決定光的顏色,對于雙色或多色LED,會有幾個不同的中心波長值。

6. 正向工作電流If(Forward Current)

If是指LED正常發光時所流過的正向電流值。不同的LED,其允許流過的最大電流也會不一樣。

7. 正向脈沖工作電流Ifp(Peak Forward Current)

Ifp是指流過LED的正向脈沖電流值。為保證壽命,通?;岵捎寐齔逍問嚼辭疞ED,通常LED規格書中給中的Ifp是以0.1ms脈沖寬度,占空比為1/10的脈沖電流來計算的。

二、輸出特性

光耦合器的輸入特性實際也就是其內部光敏三極管的特性,與普通的三極管類似。常見的參數有:

1. 集電極電流Ic(Collector Current)

光敏三極管集電極所流過的電流,通常表示其最大值。

2. 集電極-發射極電壓Vceo(C-E Voltage)

集電極-發射極所能承受的電壓。

3. 發射極-集電極電壓Veco(E-C Voltage)

發射極-集電極所能承受的電壓

4. 反向截止電流Iceo

5. C-E飽和電壓Vcd(sat)(C-E Saturation Voltage)

四、傳輸特性:

1.電流傳輸比光電耦合器CTR(Current Transfer Radio)

2.上升時間Tr (Rise Time)& 下降時間Tf(Fall Time)

其它參數諸如工作溫度、耗散功率等不再一一敷述。

三、隔離特性

1.入出間隔離電壓Vio(Isolation Voltage)

光耦合器輸入端和輸出端之間絕緣耐壓值。

2.入出間隔離電容Cio(Isolation Capacitance):

光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值

3.入出間隔離電阻Rio:(Isolation Resistance)

半導體光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣電阻值。

光耦合器的技術參數主要有發光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發射極飽和壓降VCE(sat)。此外,在傳輸數字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數。

電流傳輸比是光耦合器的重要參數,通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恒定時,它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。

使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離,在設計電路時,必須遵循下列原則:所選用的光電耦合器件必須符合國內和國際的有關隔離擊穿電壓的標準;由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國FAIRCHILD生產的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器,在國內應用地十分普遍??梢雜糜詰テ氖涑齦衾?;所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數。

以下為光電耦合器的常用參數:

反向電流IR:在被測管兩端加規定反向工作電壓VR時,二極管中流過的電流。

反向擊穿電壓VBR:被測管通過的反向電流IR為規定值時,在兩極間所產生的電壓降。

正向壓降VF:二極管通過的正向電流為規定值時,正負極之間所產生的電壓降。

正向電流IF:在被測管兩端加一定的正向電壓時二極管中流過的電流。結電容CJ:在規定偏壓下,被測管兩端的電容值。

反向擊穿電壓V(BR)CEO:發光二極管開路,集電極電流IC為規定值,集電極與發射集間的電壓降。

輸出飽和壓降VCE(sat):發光二極管工作電流IF和集電極電流IC為規定值時,并保持IC/IF≤CTRmin時(CTRmin在被測管技術條件中規定)集電極與發射極之間的電壓降。

反向截止電流ICEO:發光二極管開路,集電極至發射極間的電壓為規定值時,流過集電極的電流為反向截止電流。

電流傳輸比CTR[2]:輸出管的工作電壓為規定值時,輸出電流和發光二極管正向電流之比為電流傳輸比CTR。

脈沖上升時間tr,下降時間tf:光耦合器在規定工作條件下,發光二極管輸入規定電流IFP的脈沖波,輸出端管則輸出相應的脈沖波,從輸出脈沖前沿幅度的10%到90%,所需時間為脈沖上升時間tr。從輸出脈沖后沿幅度的90%到10%,所需時間為脈沖下降時間tf。

傳輸延遲時間tPHL,tPLH:從輸入脈沖前沿幅度的50%到輸出脈沖電平下降到1.5V時所需時間為傳輸延遲時間tPHL。從輸入脈沖后沿幅度的50%到輸出脈沖電平上升到1.5V時所需時間為傳輸延遲時間tPLH。

入出間隔離電容CIO:光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值。

入出間隔離電阻RIO:半導體光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣電阻值。

入出間隔離電壓VIO:光耦合器輸入端和輸出端之間絕緣耐壓值.

由于光耦種類繁多,結構獨特,優點突出,因而其應用十分廣泛,主要應用以下場合:

⑴ 在邏輯電路上的應用

⑵ 作為固體開關應用

⑶ 在觸發電路上的應用

⑷ 在脈沖放大電路中的應用

光電耦合器應用于數字電路,可以將脈沖信號進行放大。

⑸ 在線性電路上的應用

⑹ 特殊場合的應用。

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