光電耦合器亦稱光電隔離器,簡稱光耦。光電耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用,所以,它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成:光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極管(LED),使之發出一定波長的光,被光探測器接收而產生光電流,再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換,從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離,電信號傳輸具有單向性等特點,因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。
常用光糯合器內電路如圖1所示。分為四引腳和六引腳兩種。
1)四引腳的光糊合器的輸入端為個發光極管,般由砷化嫁發光一極、磷化饋或磷砷閘化嫁等發光二極擔任,①腳為正極,②腳為負極。輸出端為光敏晶體管,③腳為光敏晶體管的發射極,④腳為光敏晶體管的集電極。
2)六引腳的光稠合器的輸人端①腳仍為發光二極管的正極,②腳仍為發光二極管的負極。輸出端的③腳為空腳,④腳為光敏晶體管的集電極,⑤腳為光敏晶體管的發射極,⑥腳為光敏晶體管的基極。
圖1所示光藕合器的內部電內部電路圖
常見光電耦合電路圖(一)
利用光耦合器設計的可逆計數顯示電路,該電路圖的電路系統如下圖圖1所示。
在圖1所展示的這種光耦合器可逆計數顯示電路中,其系統主要利用光耦器件作為光傳感器進行制作,完成后可對不同運行方向的物件進行自動加減計數,適用于自動流水生產物件進行計數統計。
該電路系統的工作原理可以總結為:在這一可逆計數顯示電路中,所選擇的光耦器件為反射式光耦器件,紅外發光二極管和光敏三極管里35°夾角封裝為一體,其交點在距光耦合器5mm處。當該電路接通并進行工作時,紅外發光二極管發出的紅外光若被前方的物件遮擋,則紅外光反射回來并被光敏三極管所接收使光敏三極管導通。若光耦器件前方沒有物件,則光敏三極管處于截止狀態。
常見光電耦合電路圖(二)
利用光電耦合器組成的高壓穩壓電路系統,這一高壓穩壓電路系統設計如下圖圖2所示。
圖2 ?光電耦合器組成的高壓穩壓電路
在圖2所展示的基于光耦合器的高壓穩壓電路系統中,通常驅動管需要采用耐壓較高的晶體管(圖中驅動管型號為9013)。這一電路系統的工作原理可以總結為:當穩壓電路內的輸出電壓增大時,VT55的偏壓增加,B5中發光二極管的正向電流增大,使光敏管極間電壓減小,調整管be結偏壓降低而內阻增大,使輸出電壓降低。反之,使輸出電壓升高,從而保持輸出電壓的穩定。
常見光電耦合電路圖(三)
一款利用光電耦合器設計的光電效應電路圖,如下圖所示。
常見光電耦合電路圖(四)
光耦組成的開關電路
圖1電路中,當輸入信號ui為低電平時,晶體管V1處于截止狀態,光電耦合器B1中發光二極管的電流近似為零,輸出端Q11、Q12間的電阻很大,相當于開關“斷開”;當ui為高電平時,v1導通,B1中發光二極管發光,Q11、Q12間的電阻變小,相當于開關“接通”.該電路因Ui為低電平時,開關不通,故為高電平導通狀態.
同理,圖2電路中,因無信號(Ui為低電平)時,開關導通,故為低電平導通狀態.
常見光電耦合電路圖(五)
光耦組成隔離耦合電路
電路如圖4所示.這是一個典型的交流耦合放大電路.適當選取發光回路限流電阻Rl,使B4的電流傳輸比為一常數,即可保證該電路的線性放大作用。
常見光電耦合電路圖(六)
光耦組成高壓穩壓電路
電略如圖5所示.驅動管需采用耐壓較高的晶體管(圖中驅動管為3DG27)。當輸出電壓增大時,V55的偏壓增加,B5中發光二極管的正向電流增大,使光敏管極間電壓減小,調整管be結偏壓降低而內阻增大,使輸出電壓降低,而保持輸出電壓的穩定.
常見光電耦合電路圖(七)
光耦組成的門廳照明燈自動控制電路
電路如圖6所示。A是四組模擬電子開關(S1~S4):S1,S2,S3并聯(可增加驅動功率及抗干擾能力)用于延時電路,當其接通電源后經R4,B6驅動雙向可控硅VT,VT直接控制門廳照明燈H;S4與外接光敏電阻Rl等構成環境光線檢測電路。當門關閉時,安裝在門框上的常閉型干簧管KD受到門上磁鐵作用,其觸點斷開,S1,S2,S3處于數據開狀態。晚間主人回家打開門,磁鐵遠離KD,KD觸點閉合。此時9V電源整流后經R1向C1充電,C1兩端電壓很快上升到9V,整流電壓經S1,S2,S3和R4使B6內發光管發光從而觸發雙向可控硅導通,VT亦導通,H點亮,實現自動照明控制作用。房門關閉后,磁鐵控制KD,觸點斷開,9V電源停止對C1充電,電路進入延時狀態。C1開始對R3放電,經一段時間延遲后,C1兩端電壓逐漸下降到S1,S2,S3的開啟電壓(1.5v)以下,S1,S2,S3恢復斷開狀態,導致B6截止,VT亦截止,H熄來,實現延時關燈功能。
常見光電耦合電路圖(八)
對于開關電路,往往要求控制電路和開關電路之間要有很好的電隔離,這對于一般的電子開關來說是很難做到的,但采用光電耦合器就很輕易實現了。圖1中(a)所示電路就是用光電耦合器組成的簡單開關電路。
在圖中,當無脈沖信號輸進時,三極管BG處于截止狀態,發光二極管無電流流過不發光,則a、b兩端電阻非常大,相當于開關“斷開”。當輸進端加有脈沖信號時,BG導通,發光二極管發光,則a、b兩端電阻變得很小,相當于開關“接通”。故稱無信號時開關不通,為常開狀態。
圖1中(b)所示電路則為“帶閉”狀態,由于無信號輸進時,雖BG截止,但發光二極管有電流通過而發光,使a、b兩端處于導通狀態,相當于開關“接通”。當有信號輸進時,BG導通,由于BG的集電結壓降在0.3V以下,遠小于發光二極管的正向導通電壓,所以發光二極管無電流流過不發光,則a、b兩端電阻極大,相當于開關“斷開”,故稱“常閉”式。
可見,開關a、b端在電路中不受電位高低的限制,但在使用中應滿足a端電位為正,b端為負,并使U&ab>3V為好,同時還應留意Uab應小于光電三極管的BVceo。
依據圖1的原理,光電耦合器可以組成如圖2中(a)、(b)等多種形式。
圖中(a)為單刀雙擲開關電路,其中外接二極管D的作用,是保證輸進正脈沖信號時“od”組接通,“ob”組關斷。圖中(b)為雙刀雙擲開關電路,無輸進信號時,BG截止,“ob”與“od”組斷開,“oa”與“oc”組接通;BG導通(即有信號輸進時),“ob”與“od”組接通,而“oa”與“oc”組斷開。它們適于自動控制和遠控設備中使用。
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