光電耦合器(光耦)是一種光電轉換器件,把發光器件(普通為發光二極管)和光敏器件(普通為光敏三極管)封裝在一路,經由進程光的耦合組成光電一體器件,完成光旌旗燈號與電旌旗燈號的轉換,利用于須要斷絕的節制和旌旗燈號通報電路中。

        光電耦合器分為良多品種,圖1所示為經常利用的三極管型光電耦合器道理圖。

        當電旌旗燈號送入光電耦合器的輸入端時,發光二極體經由進程電流而發光,光敏元件遭到光照后發生電流,CE導通;當輸入端無旌旗燈號,發光二極體不亮,光敏三極管停止,CE不通。對數位量,當輸入為低電平“0”時,光敏三極管停止,輸入為高電平“1”;當輸入為高電平“1”時,光敏三極管飽和導通,輸入為低電平“ 0”。若基極有引出線則可知足溫度彌補、檢測調制要求。這類光耦合器機能較好,價錢自制,是以利用普遍。


一、光耦的利用長處

      光電耦合器之以是在傳輸旌旗燈號的同時能有用地按捺尖脈沖和各類雜訊攪擾,使通道上的旌旗燈號雜訊比大為進步,首要有以下幾方面的緣由: 
(1)光電耦合器的輸入阻抗很小,只要幾百歐姆,而攪擾源的阻抗較大,凡是為105~106Ω。據分壓道理可知,即便攪擾電壓的幅度較大,但奉送到光電耦合器輸入真個雜訊電壓會很小,只能構成很微小的電流,因為不充足的能量而不能使二極體發光,從而被按捺掉了。 
(2)光電耦合器的輸入回路與輸入回路之間不電氣接洽,也不共地;之間的散布電容極小,而絕緣電阻又很大,是以回路一邊的各類攪擾雜訊都很難經由進程光電耦合器奉送到別的一邊去,防止了共阻抗耦合的攪擾旌旗燈號的發生。 
(3)光電耦合器可起到很好的寧靜保證感化,即便當內部裝備呈現毛病,乃至輸入旌旗燈號線短接時,也不會破壞儀表。因為光耦合器件的輸入回路和輸入回路之間可以或許蒙受幾千伏的高壓。 
(4)光電耦合器的回應速率極快,其回應提早時候只要10μs擺布,適于對回應速率要求很高的場所。 


二、光電斷絕手藝的利用
1、微機介面電路中的光電斷絕 
      微機有多個輸入埠,領受來自遠處現場裝備傳來的狀況旌旗燈號,微機對這些旌旗燈號處置后,輸入各類節制旌旗燈號去履行響應的操縱。在現場情況較卑劣時,會存在較大的雜訊攪擾,若這些攪擾隨輸入旌旗燈號一路進入微機體系,會使節制精確性下降,發生誤舉措。是以,可在微機的輸入和輸入端,用光耦作介面,對旌旗燈號及雜訊停止斷絕。典范的光電耦合電路如圖6所示。該電路首要利用在“A/D轉換器”的數位旌旗燈號輸入,及由CPU收回的對前向通道的節制旌旗燈號與類比電路的介面處,從而完成在差別體系間旌旗燈號通路相聯的同時,在電氣通路上彼此斷絕,并在此根本上完成將類比電路和數位電路彼此斷絕,起到按捺穿插串擾的感化。

      對線性類比電路通道,要求光電耦合器必須具備可以或許停止線性變更和傳輸的特征,或挑選對管,接納互補電路以進步線性度,或用V/F變更后再用數位光耦停止斷絕。 
2、功率驅動電路中的光電斷絕 
     在微機節制體系中,大批利用的是開關量的節制,這些開關量普通顛末微機的I/O輸入,而I/O的驅動才能無限,普通缺乏以驅動一些點磁履行器件,需加接驅動介面電路,為防止微機遭到攪擾,須接納斷絕辦法。如可控硅地點的主電路普通是交換強電回路,電壓較高,電流較大,不易與微機間接相連,可利用光耦合器將微機節制旌旗燈號與可控硅觸發電路停止斷絕。電路實比方圖7所示。

      在馬達節制電路中,也可接納光耦來把節制電路和馬達高壓電路斷絕開。馬達靠MOSFET或IGBT功率管供給驅動電流,功率管的開關節制旌旗燈號和大功率管之間需斷絕縮小級。在光耦斷絕級—縮小器級—大功率管的毗連情勢中,要求光耦具備高輸入電壓、高速和高共模按捺。 

3、遠間隔的斷絕傳遞 
      在電腦利用體系中,因為測控體系與被測和被控裝備之間不可防止地要停止長線傳輸,旌旗燈號在傳輸進程中很易遭到攪擾,致使傳輸旌旗燈號發生畸變或失真;別的,在經由進程較長電纜毗連的相距較遠的裝備之間,常因裝備間的地線電位差,致使地環路電流,對電路構成差模攪擾電壓。為確保長線傳輸的靠得住性,可接納光電耦合斷絕辦法,將2個電路的電氣毗連離隔,堵截能夠構成的環路,使他們彼此自力,進步電路體系的抗攪擾機能。若傳輸線較長,現場攪擾嚴峻,可經由進程兩級光電耦合器將長線完整“浮置”起來,如圖8所示。

       長線的“浮置”去掉了長線兩頭間的大眾地線,豈但有用消弭了各電路的電流經大眾地線時所發生雜訊電壓構成彼此竄犯,并且也有用地處理了長線驅動和阻抗婚配題目;同時,受控裝備短路時,還能掩護體系不受侵害。 
4、過零檢測電路中的光電斷絕 
      零穿插,即過零檢測,指交換電壓過零點被主動檢測進而發生驅動旌旗燈號,使電子開關在此時辰起頭守舊。古代的零穿插手藝已與光電耦合手藝相連系。圖9為一種單片機數控交換調壓器中可利用的過零檢測電路。

         220V 交換電壓經電阻R1限流后間接加到2個反向并聯的光電耦合器GD1,GD2的輸入端。在交換電源的正負半周,GD1和GD2別離導通,U0輸入低電平,在交換電源正弦波過零的剎時,GD1和GD2均不導通,U0輸入高電平。該脈沖旌旗燈號經反閘整形后作為單片機的間斷要求旌旗燈號和可控矽的過零同步旌旗燈號。 


三、注重事變 
(1)在光電耦合器的輸入局部和輸入局部必須別離接納自力的電源,若兩頭共用一個電源,則光電耦合器的斷絕感化將落空意思。 
(2)當用光電耦合器來斷絕輸入輸入通道時,必須對一切的旌旗燈號(包含數位量旌旗燈號、節制量旌旗燈號、狀況旌旗燈號)全數斷絕,使得被斷絕的雙方不任何電氣上的接洽,不然這類斷絕是不意思的。