【導讀】對于電源新手來說,在正式接觸使用光電耦合器設計之前,不妨花上幾分鐘來閱讀本文,相信會對之后的學習起到非常大的作用。如果讀者掌握了一定的基礎,那么本文將會是一篇較為優(yōu)秀的資料文章。
光電耦合器在電子電路設計中是一種必不可少的器件,其能夠?qū)⒐饽芘c電能進行互相轉(zhuǎn)換,從而達到對電能進行自由掌控的目的。并且隨著現(xiàn)代電源設備的多樣化發(fā)展,光電耦合器的應用場合也越來越廣泛。在接下來的內(nèi)容中,小編將為大家介紹光電耦合器在日常設計中的一些使用常識,快來看看吧。
1、光電耦合器的品種和類型繁多,在實際應用時要根據(jù)不同的電路選擇不同類型的光電耦合器。例如,輸入部分有兩個“背對背”發(fā)光二極管的光電耦合器,適合應用于交流輸入的場合;采用達林頓輸出結(jié)構的光電耦合器,適合應用于輸出較大電流的場合;輸出由光觸發(fā)雙向晶閘管組成的光電耦合器,適合用來驅(qū)動交流負載。
2、光電耦合器的封裝形式與內(nèi)部結(jié)構、電路功能完全是兩回事。外形相同的光電耦合器,功能可能完全不同;功能相同的電路也可以用不同的封裝。所以選用或代換光電耦合器時,只能以它的型號為根據(jù)。另外,光電耦合器直接用于隔離傳輸模擬量時,必須要考慮它的輸出端非線性問題。用于隔離傳輸數(shù)字量時,要考慮它的響應速度問題。如果對輸出有功率要求,還得考慮功率接口設計問題。
3、光電耦合器就輸出特性而言,有非線性(數(shù)字型)光電耦合器和線性(模擬型)光電耦合器兩種。非線性光電耦合器的電流傳輸特性曲線是非線性的,這類產(chǎn)品適合于開關信號的傳輸,不適合于傳輸模擬量。線性光電耦合器的電流傳輸特性曲線接近直線,并且小信號時性能較好,能以線性特性進行隔離控制。彩電、顯示器等的開關電源中常用的光電耦合器為線性產(chǎn)品,如果換成非線性產(chǎn)品,就有可能使振蕩波形變壞,嚴重時出現(xiàn)寄生振蕩,對圖像畫面等產(chǎn)生干擾,同時使電源帶負載能力下降。因此,在維修家電產(chǎn)品的開關電源時,如果發(fā)現(xiàn)光電耦合器損壞,一定記著要用線性光電耦合器去代換。
常用的4腳線性光電耦合器有PC817A~C、PC111、TLP521等,6腳線性光電耦合器有LP632、TLP532、PC614、PC714、PS2031等。電子愛好者非常熟悉的4N××系列(如4N25、4N26、4N35、4N36等)光電耦合器,主要用于傳輸數(shù)字信號(高、低電平),屬于非線性光電耦合器,其線性度差,是不適合用于開關電源中的。
4、光電耦合器“隔離”作用的建立需要滿足一定的外部條件:首先,在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨立的電源,若兩端共用一個電源,則光電耦合器的隔離作用將失去意義;其次,當用光電耦合器來隔離輸入、輸出通道時,必須對所有的信號(包括數(shù)位量信號、控制量信號、狀態(tài)信號)全部隔離,使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯(lián)系,否則這種隔離也是沒有意義的。
5、光電耦合器的輸入端引腳都是設計在封裝的某一邊上的,而輸出端引腳則是封裝在相對的另外一邊上的。這種結(jié)構可保證前后級間絕緣電阻高達109~1013歐姆,并有利于增加隔離電壓的最大可能值,方便電路的安裝。但在多通道光電耦合器中,盡管各輸入端與輸出端之間的隔離電壓值較高(一般≥1.5kV),但是在相鄰通道之間所出現(xiàn)的電位差卻絕對不允許超過500V。另外,光電耦合器的輸入端發(fā)光源多為紅外發(fā)光二極管,它的反向擊穿電壓一般都很低,有的僅3V,在使用時必須注意輸入端不能接反。為了防止紅外發(fā)光二極管因反壓過高而擊穿,可在其輸入端反向并聯(lián)上一個保護二極管。
6、通常單通道光敏三極管型光電耦合器多是密封在一個6引腳的封裝之內(nèi),光敏三極管的基極被引到封裝的外面以備使用。在平常使用中,基極是開路不用的。若將基極引腳與發(fā)射極引腳短接,便可將光敏三極管轉(zhuǎn)換成為光敏二極管,在這種情況下,雖然使光電耦合器的電流傳輸比下降,但卻能夠使響應時間加快。
7、在業(yè)余電子制作或家電維修時,如果手頭一時找不到合適的光電耦合器,取一只3mm高亮度發(fā)光二極管和一只2mm的3DU型硅光敏三極管,用電工絕緣黑膠布將它們的發(fā)光面和受光面正對著卷起來,然后裝入一段約6mm×20mm的黑色硬塑管內(nèi),兩端用黑色環(huán)氧樹脂封固即成。需要指出的是:在選用發(fā)光二極管和光敏三極管時,必須使兩者的光譜特性(尤其是峰值波長)盡量保持一致,否則會影響光電耦合器的效果。光敏三極管根據(jù)需要也可以選用光敏二極管或光敏電阻器等光敏器件。這種自制光電耦合器成本不足2元,其主要特性參數(shù)可參考所選用的兩只管子的特性。
8、常見的光電耦合器是把發(fā)光器件和光敏器件對置封裝在一起,屬于內(nèi)光路光電耦合器,用它可完成電信號的耦合和傳遞。前面所介紹的光電耦合器均屬于內(nèi)光路光電耦合器。除此以外,還有一類專門用于測量物體的有無、個數(shù)和移動距離等的光傳感器(也稱光電開關或光電斷續(xù)檢測器),它分為遮光式(對射型)和反光式(反射型)兩種,由于這類光傳感器也具有光耦合特點,并且它的光路在器件外面,所以將這類器件統(tǒng)稱為外光路光電耦合器。外光路光電耦合器的輸入端與輸出端多數(shù)也采用相互隔離的結(jié)構,即發(fā)光器件和光敏器件相互獨立,保持電氣絕緣。但也有一些產(chǎn)品采用非隔離式,即發(fā)光器件和光敏器件為共地。外光路光電耦合器的缺點是容易受到外界光線的干擾,尤其是在較強的環(huán)境光線下使用,其檢測功能可能喪失。
9、焊接普通光電耦合器一般用20W左右的小功率電烙鐵,烙鐵頭最好銼成窄小斜面,以求焊點位置準確。焊接時間不宜過長,防止燙壞器件本身或線路板。
以上,就是光電耦合器在日常設計使用過程中需要注意,或者很容易被忽略的一些使用要點。