高速光電耦合器工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域

什么是高速光電耦合器

和光電耦合器一樣，它將發(fā)光二極管和光敏三極管組裝在一起并利用光信號(hào)來(lái)傳遞信息，實(shí)現(xiàn)電路信號(hào)的電->光->電的傳輸(光電耦合電路)，這樣的目的是為了電路的輸入與電氣上處于完全隔離的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)輸入輸出部分的電氣隔離，提高其抗干擾能力和可靠性及穩(wěn)定性，這種信息傳遞方式優(yōu)于所有采用變壓器和繼電器作隔離來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳遞的一般解決方案，但是它的優(yōu)勢(shì)在于高速，也就是信號(hào)的傳輸速度快，在對(duì)信號(hào)的傳輸有速度要求的設(shè)計(jì)中是很常用的。

我們用6N137來(lái)具體說明，其他的產(chǎn)品可以依次類推，詳細(xì)參考產(chǎn)品手冊(cè)即可，其內(nèi)部有一個(gè)850 nm波長(zhǎng)AlGaAs LED和一個(gè)集成檢測(cè)器組成，其檢測(cè)器由一個(gè)光敏二極管、高增益線性運(yùn)放及一個(gè)肖特基鉗位的集電極開路的三極管組成。

其工作原理是信號(hào)從腳2和腳3輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)片內(nèi)光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導(dǎo)通，經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個(gè)輸入端，與門的另一個(gè)輸入為使能端，當(dāng)使能端為高時(shí)與門輸出高電平，經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當(dāng)輸入信號(hào)電流小于觸發(fā)閾值或使能端為低時(shí)，輸出高電平，但這個(gè)邏輯高是集電極開路的，可針對(duì)接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。

(1)特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

它具有可單向傳遞信息、通頻帶寬、寄生反饋小、消噪能力強(qiáng)、抗電磁干擾性能好等特點(diǎn)，因而無(wú)論在數(shù)字電路還是在模擬電路中均得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并且還具有有體積小、耦合密切、驅(qū)動(dòng)功率小、動(dòng)作速度快、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，各種性能參數(shù)將得到提升。

這些產(chǎn)品具備強(qiáng)穩(wěn)的抗噪聲能力、高彈性的供電電壓運(yùn)作范圍以及多種小巧的封裝選擇，并具備高共模拒斥和短傳播延遲，提供強(qiáng)穩(wěn)有效率的運(yùn)作，可減少 PCB 板的空間，應(yīng)用于 AC 和 DC 無(wú)刷馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、工業(yè)變頻器、空調(diào)機(jī)、再生能源轉(zhuǎn)換器、縫紉機(jī)和交換電源的IPM界面，以及閘極驅(qū)動(dòng)應(yīng)用和一般數(shù)位隔離;短傳播延遲，提供快速開關(guān)速度，進(jìn)而降低停滯時(shí)間并提高移動(dòng)的效率和精密度，它的響應(yīng)速度到達(dá)ns數(shù)量級(jí)，極大的拓展了光電耦合器在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用。

(2)需要關(guān)注參數(shù)(常見光電耦合器參數(shù))

A、輸入?yún)?shù) INPUT DATA

B、工作電壓范圍 Operating Voltage Range

C、輸入直流電壓 Input DC Voltage

D、典型輸入電流 Type Input Current

E、典型傳輸頻率 Transmission Frequency

F、輸出參數(shù) OUTPUT DATA

G、工作電壓范圍 Operating Voltage Range

H、連續(xù)負(fù)載電流輸出電流 Continuous Load Current

還包括轉(zhuǎn)換速率、擺率、扇出系數(shù)、最大輸入輸出電路、工作溫度等參數(shù)。

(3)高速光耦的應(yīng)用領(lǐng)域

A、可用于PLC高速計(jì)數(shù)器、伺服電機(jī)控制、旋轉(zhuǎn)編碼器控制、光柵尺輸出及PLC與單片機(jī)脈沖等信號(hào)轉(zhuǎn)換;PLC、伺服電機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾處理;各類標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)脈沖信號(hào)互轉(zhuǎn);任意波形(正弦波、三角波、非規(guī)則波形)轉(zhuǎn)方波脈沖信號(hào)等方面。

B、在開關(guān)電路中，往往要求控制電路和開關(guān)之間要有很好的電隔離，對(duì)于一般的電子開關(guān)來(lái)說是很難做到的，但用它卻很容易實(shí)現(xiàn)。

C、用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問題。

D、構(gòu)成各種邏輯電路，由于其抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠。

E、應(yīng)用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。

F、應(yīng)用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點(diǎn)繼電器以及用于A/D電路等多種場(chǎng)合。

G、用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問題。

H、應(yīng)用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。

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