光電耦合器有哪些類型?光電耦合器在電路方面有哪些應(yīng)用?

一直以來，光電耦合器都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對(duì)大家的興趣點(diǎn)所在，小編將為大家?guī)?a href="/tags/光電耦合器" target="_blank">光電耦合器的相關(guān)介紹，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)看下文。

一、光電耦合器

光電耦合器是一種光電器件(optical coupler)，它利用半導(dǎo)體材料的光學(xué)特性實(shí)現(xiàn)電氣連接。在電路中用到的光學(xué)元件有：光源、受控源或施主發(fā)光器件;光纖等傳輸線材和反射鏡等接收裝置。當(dāng)入射光照到這些部件上時(shí)會(huì)產(chǎn)生光的信號(hào)變化，通過線路中的反饋控制設(shè)備改變輸出狀態(tài)以適應(yīng)輸入光線強(qiáng)度的微小變動(dòng)。

光電耦合器的種類主要有三種類型——單片型(Single Slit)、多芯片型和混合集成式。

(1) 單片型：

這種類型的傳感器由一個(gè)單一功能的模塊組成，例如LED驅(qū)動(dòng)器和檢測(cè)單元組合而成的一種產(chǎn)品，通常用于測(cè)量電壓或者電流的大小。由于單個(gè)功能組件的體積較小且易于制造和維護(hù)，因此被廣泛使用于各種應(yīng)用場(chǎng)合。但是這類傳感器的價(jià)格相對(duì)較貴，并且隨著使用的增多會(huì)存在性能下降的問題。

(2) 多芯片型的：

該類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。其內(nèi)部包含多個(gè)不同性能的集成電路塊，可以分別完成不同的任務(wù)。比如有的內(nèi)置了溫度感應(yīng)電阻來探測(cè)環(huán)境溫度的高低以及濕度大小等等，還有的產(chǎn)品則具有數(shù)字量采集的功能，能夠?qū)⒛M量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電子化的數(shù)值進(jìn)行顯示和處理。

(3) 復(fù)合式的：

即同時(shí)采用上述兩種形式的傳感器。此類傳感器一般適用于需要精確測(cè)量的領(lǐng)域，如精密機(jī)械的控制與監(jiān)測(cè)等方面。因?yàn)樗鼈兊膬r(jià)格較低而且便于批量生產(chǎn)，所以非常適用大批量和自動(dòng)化程度較高的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。

二、光電耦合器在電路方面的應(yīng)用

(一)用作固體繼電器

光電耦合器是一種將發(fā)光二極管和光敏三極管組裝在一起的新穎光電器件，它采用光信號(hào)來傳遞信息，從而使電路的輸入與電氣上處于完全隔離的狀態(tài)，這種信息傳遞方式是所有采用變壓器和繼電器作隔離來進(jìn)行信號(hào)傳遞的一般解決方案所不能相比的。由于光電耦合器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)，因而無論在數(shù)字電路還是在模擬電路中均得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

采用光電耦合器作固體繼電器具有體積小、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)。圖3所示是一個(gè)光電耦合器用作固體繼電器的實(shí)際電路圖，它的左半部分電路可用于將輸入的電信號(hào)Vi變成光電耦合器內(nèi)發(fā)光二極管發(fā)光的光信號(hào);而右半部分電路則通過光電耦合器內(nèi)的光敏三極管再將光信號(hào)還原成電信號(hào)，所以這是一種非常好的電光與光電聯(lián)合轉(zhuǎn)換器件。圖中所用的光電耦合器的電流傳輸比為20%，耐壓為150V，驅(qū)動(dòng)電流在8～20mA之間。在實(shí)際使用中，由于它沒有一般電磁繼電器常見的實(shí)際接點(diǎn)，因此不存在接觸不良和燃弧打火等現(xiàn)象，也不會(huì)因受外力或機(jī)械沖擊而引起誤動(dòng)作。所以，它的性能比較可靠，工作十分穩(wěn)定。

(二)用光電耦合器代替音頻變壓器

在線性電路中，兩級(jí)放大器之間常用音頻變壓器作耦合。這種耦合的缺點(diǎn)是會(huì)在變壓器鐵芯片中損耗掉一部分功率，并可能造成某些失真。而如果選用光電耦合器來代替音頻變壓器就可以克服上述這些缺點(diǎn)。

目前，利用光電耦合器代替音頻變壓器的應(yīng)用電路有多種形式，圖5所示是比較實(shí)用的一種。當(dāng)輸入信號(hào)Vi經(jīng)三極管BG1、BG2前級(jí)放大之后，驅(qū)動(dòng)光電耦合器左邊的LED發(fā)光，并被右邊的光敏管全部吸收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)后級(jí)電路BG3放大，并由該管的發(fā)射極通過電容器C3后輸出一個(gè)不失真的放大信號(hào) V0。由于該電路將前后兩級(jí)放大器之間完全隔離，因而杜絕了地環(huán)路可能引起的干擾。同時(shí)由于該電路還具有消噪功能，因此避免了信號(hào)的失真。整個(gè)電路的總增益可望達(dá)到20dB以上，帶寬約120kHz。

另外，利用光電耦合器還可以構(gòu)成與門、或門、與非門等邏輯電路，以及隔離固體開關(guān)電路、雙穩(wěn)壓電路，斬波器和差分放大電路等多種電路。

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