光電耦合器的應(yīng)用與使用注意事項

　　光耦合器自70年代發(fā)展起來后，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，下面舉兩個實例進行說明。

　　案例1

　　當我們要設(shè)計一組開關(guān)電源時，從安全以及抗干擾角度考慮，很多時候不希望是熱地(即希望將高頻變壓器的初級側(cè)與次級側(cè)的電源進行隔離，以提高弱電側(cè)的安全性)。

　　我們將上面的要求以及同時將開關(guān)電源的其他特性考慮進去，基本上發(fā)現(xiàn)開關(guān)電源具有以下幾個特征：

　　1、需要初級側(cè)的電源與次級側(cè)的電源進行隔離;2、開關(guān)具有高頻率特性;3、輸出電壓需要能夠?qū)崟r地反饋給初級端控制芯片，以便芯片做出控制;4、次級側(cè)的電壓變化能夠線性地反饋到初級側(cè);5、初級側(cè)與零火線直接相連，要求次級側(cè)的電源不受初級側(cè)的電源干擾;

　　在解決以上幾點要求上，光耦體現(xiàn)了其價值，而且設(shè)計簡單。光耦的線性特性，能夠使次級側(cè)的輸出線性地反饋到初級側(cè);光耦的非機械觸點可以迅速開通與關(guān)閉，實現(xiàn)了開關(guān)電源實時、迅速的要求，同時還具備無壽命要求;更重要的是，其是隔離的，可以完全隔斷初級側(cè)與次級側(cè)，使次級側(cè)不受初級側(cè)的影響。圖1 是一個簡單的開關(guān)電源示意。

　　該開關(guān)電源的工作原理

　　當輸出電壓升高時，光耦發(fā)光端電流增加，此時受光端電流也相應(yīng)的增大，致使開關(guān)電源芯片減小開關(guān)管的導(dǎo)通時間或者導(dǎo)通頻率，從而降低輸出電壓;相反，當輸出電壓降低時，光耦發(fā)光端電流減小，此時受光端電流也相應(yīng)的減小，致使開關(guān)電源芯片增大開關(guān)管的導(dǎo)通時間或者導(dǎo)通頻率，從而提高輸出電壓，并使輸出電壓穩(wěn)定。該設(shè)計充分利用了光耦的線性。當然在使用上述電路時，需要保證光耦與穩(wěn)壓二極管的匹配，保證二者都工作在合理的電流范圍內(nèi)。

　　案例2

　　當我們某些時候需要一個非接觸式開關(guān)時，光耦能夠幫我們這個忙。

　　一般的時候，我們的開關(guān)基本上都是有觸點的。按一下，按鍵閉合;再按一下，按鍵斷開。但假如某些時候沒有辦法去接觸，怎么辦呢?光耦可以幫助我們，其只需要擋一下。為實現(xiàn)遮擋的要求，我們將光耦的發(fā)光側(cè)與受光側(cè)拉大，同時將發(fā)光側(cè)和受光側(cè)分別集成在一個結(jié)構(gòu)件中，同時在發(fā)光側(cè)與受光側(cè)中間保留一個空隙(見圖2)。需要注意：發(fā)光側(cè)與受光側(cè)的結(jié)構(gòu)材料必須是透光的。

　　通過結(jié)構(gòu)的改進后，再配以圖3電路，一個非常實用的開關(guān)電路就產(chǎn)生了。圖3電路的工作原理如下：

　　當有遮光體伸入發(fā)光側(cè)與受光側(cè)中間的空隙中時，芯片I/O口檢測到低電平;

　　當沒有遮光體伸入發(fā)光側(cè)與受光側(cè)中間的空隙中時，芯片I/O口檢測到高電平。該電路具有以下優(yōu)點：

　?、闭诠怏w只要是一個不透光的物體即可，不再需要像傳統(tǒng)按鍵那樣有力的輸出;

　?、踩绻l(fā)光側(cè)需要進行邏輯控制，可以將發(fā)光側(cè)連接到某一個I/O口;

　?、嘲l(fā)光側(cè)和受光側(cè)根據(jù)需要，可以使用同一電源，當然也可以使用不同電源。