光耦的工作原理

2021-05-14 03:24:47 字數 2882 閱讀 3398

光耦的作用

由於光耦種類繁多,結構獨特,優點突出,因而其應用十分廣泛,主要應用以下場合:

(1) 在邏輯電路上的應用

光電耦合器可以構成各種邏輯電路,由於光電耦合器的抗干擾性能和隔離效能比電晶體好,因此,由它構成的邏輯電路更可靠。

(2) 作為固體開關應用

在開關電路中,往往要求控制電路和開關之間要有很好的電隔離,對於一般的電子開關來說是很難做到的,但用光電耦合器卻很容易實現。

(3) 在觸發電路上的應用

將光電耦合器用於雙穩態輸出電路,由於可以把發光二極體分別串入兩管發射極迴路,可有效地解決輸出與負載隔離地問題。

(4) 在脈衝放大電路中的應用

光電耦合器應用於數位電路,可以將脈衝訊號進行放大。

(5) **性電路上的應用

線性光電耦合器應用於線性電路中,具有較高地線性度以及優良地電隔離效能。

(6) 特殊場合的應用

光電耦合器還可應用於高壓控制,取代變壓器,代替觸點繼電器以及用於a/d電路等多種場合。

線性光耦合器的選取原則

在設計光耦反饋式開關電源時必須正確選擇線性光耦合器的型號及引數,選取原則如下:

①光耦合器的電流傳輸比(ctr)的允許範圍是50%~200%。這是因為當ctr<50%時,光耦中的led就需要較大的工作電流 (if>5.0ma),才能正常控制單片開關電源ic的占空比,這會增大光耦的功耗。

若ctr>200%,在啟動電路或者當負載發生突變時,有可能將單片開關電源誤觸發,影響正常輸出。

②推薦採用線性光耦合器,其特點是ctr值能夠在一定範圍內做線性調整。

③由英國埃索柯姆(iso***)公司、美國摩托羅拉公司生產的4n××系列(如4n25 、4n26、4n35)光耦合器,目前在國內應用地十分普遍。鑑於此類光耦合器呈現開關特性,其線性度差,適宜傳輸數碼訊號(高、低電平),因此不推薦用在開關電源中。

3 線性光耦合器應用舉例

多路輸出式電源變換器電路如圖3所示。其輸入電壓為36v到90v的準方波電壓,三路輸出分別為:uo1=+5v(2a),uo2=+15v(0.

17a),uo3=-15v(0.17a)。現將uo1定為主輸出,其電壓調整率 sv=±0.

4%;uo2和uo3為輔輸出,總電源效率可達75%~80%。電路中採用一片top104y型三端單片開關電源積體電路。主輸出繞組電壓經過vd2、c2、l1和c3整流濾波後,得到+5v電壓。

vd2採用mbr735型35v/7.5a肖特基二極體。兩個輔輸出繞組及輸出電路完全呈對稱結構。

因為±15v輸出電流較小,故整流管vd4和vd5均採用uf4002型100v/1a的超快恢復二極體。由線性光耦**y17-2和可調式精密併聯穩壓器tl431c構成光耦反饋式精密開關電源,可以對+5v電壓進行精密調整。反饋繞組電壓通過vd3、c4整流濾波後,得到12v反饋電壓。

由 p6ke120型瞬態電壓抑制器和uf4002型超快恢復二極體構成的漏極鉗位保護電路,能吸收由高頻變壓器漏感形成的尖峰電壓,保護晶元內部的功率場效電晶體mosfet不受損壞。

外部誤差放大器由tl431c組成。當+5v輸出電壓公升高時,經r3、r4分壓後得到的取樣電壓,就與tl431c中的2.5v帶隙基準電壓進行比較,使其陰極電位降低,led的工作電流if增大,再通過線性光耦ic2(**y17-2)使控制端電流ic增大,top104y的輸出占空比減小,使uo1維持不變,達到穩壓目的。

+5v穩壓值uo1則由tl431c、光耦中的led正向壓降來設定。r1是led的限流電阻。誤差放大器的頻率響應由c5、r2 和c6來決定。

c5的作用有三個:濾除控制端上的尖峰電壓;決定自動重啟動頻率;與r2一起對控制迴路進行補償。

光耦簡介及常見型號

光電耦合器(簡稱光耦)是開關電源電路中常用的器件。光電耦合器分為兩種:一種為非線性光耦,另一種為線性光耦。

常用的4n系列光耦屬於非線性光耦

常用的線性光耦是pc817a—c系列。

非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的,這類光耦適合於弄開關訊號的傳輸,不適合於傳輸模擬量。

線性光耦的電流傳輸手特性曲線接進直線,並且小訊號時效能較好,能以線性特性進行隔離控制。

開關電源中常用的光耦是線性光耦。如果使用非線性光耦,有可能使振盪波形變壞,嚴重時出現寄生振盪,使數千赫的振盪頻率被數十到數百赫的低頻振盪依次為號調製。由此產生的後果是對彩電,彩顯,vcd,dcd等等,將在影象畫面上產生干擾。

同時電源帶負載能力下降。

在彩電,顯示器等開關電源維修中如果光耦損壞,一定要用線性光耦代換。

常用的4腳線性光耦有pc817a----c。pc111 tlp521等常用的六腳線性光耦有:tlp632 tlp532 pc614 pc714 ps2031等。

常用的4n25 4n26 4n35 4n36是不適合用於開關電源中的,因為這4種光耦均屬於非線性光耦。

經查大量資料後,以下是目前市場上常見的高速光藕型號:

100k bit/s:

6n138、6n139、ps8703

1m bit/s:

6n135、6n136、**w135、**w136、ps8601、ps8602、ps8701、ps9613、ps9713、**w4502、hcpl-2503、hcpl-4502、hcpl-2530(雙路)、hcpl-2531(雙路)

10m bit/s:

6n137、ps9614、ps9714、ps9611、ps9715、hcpl-2601、hcpl-2611、hcpl-2630(雙路)、hcpl-2631(雙路)

光耦合器的增益被稱為電晶體輸出器件的電流傳輸比 (ctr),其定義是光電電晶體集電極電流與led正向電流的比率(ice/if)。光電電晶體集電極電流與vce有關,即集電極和發射極之間的電壓。

可控矽型光耦

還有一種光耦是可控矽型光耦。

例如:moc3063、il420;

它們的主要指標是負載能力;

例如:moc3063的負載能力是100ma;il420是300ma;

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