模拟电子技术光电耦合器-教学文稿.pptx

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1、电工电子技术主讲：韩振花项目六：常用半导体器件光电耦合器明确任务：光电耦合器知识准备：光电耦合器的工作原理知识深化：光电耦合器的应用归纳总结一、明确任务（一）光电耦合器对于开关电路，往往要求控制电路和开关电路之间要有很好的电隔离，这对于一般的电子开关来说是很难做到的，但采用光电耦合器就很容易实现了。图1中所示电路就是用光电耦合器组成的简单开关电路。图1光电耦合器组成的开关电路二、知识准备（一）光电耦合器的工作原理光电耦合器是一种把红外光发射器件和红外光接受器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。当输入电信号加到输入端发光器件LED上，LED发光，光接受器件接受光信号并转换成电

2、信号，然后将电信号直接输出，或者将电信号放大处理成标准数字电平输出，这样就实现了“电－光－电”的转换及传输，光是传输的媒介，因而输入端与输出端在电气上是绝缘的，也称为电隔离。二、知识准备（一）光电耦合器的工作原理在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电--光--电的转换。二、知识准备（二）光电耦合器的基本工作特性（1）共模抑制比很高在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模

3、抑制比很高。二、知识准备（二）光电耦合器的基本工作特性（2）输出特性光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。二、知识准备（二）光电耦合器的基本工作特性（3）光电耦合器可作为线性耦合器使用。在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体

4、管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输二、知识准备（三）光电耦合器的分类由于光电耦合器的品种和类型非常多，其型号超过上千种，通常可以按以下方法进行分类：（1）按光路径分：可分为外光路光电耦合器（又称光电断续检测器）和内光路光电耦合器。外光路光电耦合器又分为透过型和反射型光电耦合器。（2）按输出形式分：光敏器件输出型、NPN三极管输出型、达林顿三极管输出型、逻辑门电路输出型、低导通输出型、光开关输出型、功率输出型。二、知识准备（三）光电耦合器的分类（3）按封装形式分

5、：可分为同轴型，双列直插型，TO封装型，扁平封装型，贴片封装型，以及光纤传输型等。（4）按传输信号分：可分为数字型光电耦合器（OC门输出型，图腾柱输出型及三态门电路输出型等）和线性光电耦合器（可分为低漂移型，高线性型，宽带型，单电源型，双电源型等）。二、知识准备（三）光电耦合器的分类（5）按速度分：可分为低速光电耦合器（光敏三极管、光电池等输出型）和高速光电耦合器（光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型）。（6）按通道分：可分为单通道，双通道和多通道光电耦合器。二、知识准备（三）光电耦合器的分类（7）按隔离特性分：可分为普通隔离光电耦合器（一般光学胶灌封低于5000V，空封

6、低于2000V）和高压隔离光电耦合器（可分为10kV,20kV,30kV等）。（8）按工作电压分：可分为低电源电压型光电耦合器（一般5～15V）和高电源电压型光电耦合器（一般大于30V）。二、知识准备（四）光电耦合器的选用选择光电耦合器注意事项：（1）在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源，若两端共用一个电源，则光电耦合器的隔离作用将失去意义。（2）当用光电耦合器来隔离输入输出通道时，必须对所有的信号（包括数位量信号、控制量信号、状态信号）全部隔离，使得被隔离的两边没有任何电气上的联系，否则这种隔离是没有意义的。三、知识深化（一）光电耦合器的应用在图2（a）中，当无

7、脉冲信号输入时，三极管BG处于截止状态，发光二极管无电流流过不发光，则a、b两端电阻非常大，相当于开关“断开”。当输入端加有脉冲信号时，1.开关电路图2亮通光电控制电路BG导通，发光二极管发光，则a、b两端电阻变得很小，图2相当于开关“接通”。故称无信号时开关不通，为常开状态。三、知识深化（一）光电耦合器的应用图2中（b）所示电路则为“常闭”状态，因为无信号输入时，虽BG截止，但发光二极管有电流通过而发光，使a、b两端处于导通状态，相当于开关“接通”。1.开关电路图2