光耦在電路中的作用

一、電路中為什么要使用光耦

1、電氣隔離的要求。A與B電路之間，要進行信號的傳輸，但兩電路之間由于供電級別過于懸殊，一路為數(shù)百伏，另一路為僅為幾伏，兩種差異巨大的供電系統(tǒng)，無法將電源共用。A電路與強電有聯(lián)系，人體接觸有觸電危險，需予以隔離；而B線路板為人體經(jīng)常接觸的部分，也不應(yīng)該將危險高電壓混入到一起。因此，兩者之間，既要完成信號傳輸，又必須進行電氣隔離。

2、運放電路等高阻抗型器件的采用。和電路對模擬的微弱的電壓信號的傳輸，使得對電路的抗干擾處理成為一件比較麻煩的事情，從各個途徑混入的噪聲干擾，有可能反客為主，將有用信號“淹沒”掉。

3、除了考慮人體接觸的安全，又必須考慮到電路器件的安全，當光電耦合器件輸入側(cè)受到強電壓（場）沖擊損壞時，因光耦的隔離作用，輸出側(cè)電路卻能安全無恙。

因以上三個方面的原因，促成了光耦器件的研制、開發(fā)和實際應(yīng)用。光耦的基本作用，是將輸入、輸出側(cè)電路進行有效的電氣上的隔離，能以光形式傳輸信號，有較好的抗干擾效果，輸出側(cè)電路能在一定程度上得以避免強電壓的引入和沖擊。

二、光電耦合器件的一般屬性

1、結(jié)構(gòu)特點。輸入側(cè)一般采用發(fā)光二極管，輸出側(cè)采用光敏晶體管、集成電路等多種形式，對信號實施電-光-電的轉(zhuǎn)換與傳輸。

2、輸入和輸出側(cè)之間有光的傳輸，而無電的直接聯(lián)系。輸入信號的有無和強弱控制了發(fā)光二極管的發(fā)光強度，而輸出側(cè)接受光信號，據(jù)感光強度，輸出電壓或電流信號。

3、輸入和輸出側(cè)有較高的電氣隔離度，隔離電壓一般達2000V以上。能對交、直流信號進行傳輸，輸出側(cè)有一定的電流輸出能力，有的可直接拖動小型繼電器。特殊型光耦器件能對毫伏，甚至微伏級交、直流信號進行線性傳輸。

4、因光耦的結(jié)構(gòu)特性，輸入和輸出側(cè)需要相互隔離的獨立供電電源，即需兩路無“共地”點的供電電源。下述一、二類光耦輸入側(cè)由信號電壓提供了輸入電流通路，但實質(zhì)上輸入信號回路，也是有一個供電支路的；而線性光耦，則輸入側(cè)與輸出側(cè)一樣，是直接接有兩種相隔離的供電電源的。

三、在變頻器電路中，經(jīng)常用到的光電耦合器件，有三種類型：

1、一種為三極管型光電耦合器，如：PC816、PC817、4N35等，常用于開關(guān)電源電路的輸出電壓采樣和誤差電壓放大電路中，也應(yīng)用于變頻器控制端子的數(shù)字信號輸入回路中。結(jié)構(gòu)最為簡單，輸入側(cè)由一只發(fā)光二極管，輸出側(cè)由一只光敏三極管構(gòu)成，主要用于對開關(guān)量信號的隔離與傳輸。

2、第二種為集成電路型光電耦合器，如：6N137、HCPL2601等，輸入側(cè)發(fā)光管采用了延遲效應(yīng)低微的新型發(fā)光材料，輸出側(cè)為門電路和肖基特晶體管構(gòu)成，使工作性能大為提高。其頻率響應(yīng)速度比三極管型光電耦合器大為提高，在變頻器的故障檢測電路和開關(guān)電源電路中也有應(yīng)用。

3、第三種為線性光電耦合器，如：A7840。結(jié)構(gòu)與性能與前兩種光耦器件大有不同。在電路中主要用于對mV級微弱的模擬信號進行線性傳輸，在變頻器電路中，往往用于輸出電流的采樣與放大處理、主回路直流電壓的采樣與放大處理。

（1）測量方法：

1、數(shù)字表二極管檔，測量輸入側(cè)正向壓降為1.2V，反向無窮大。輸出側(cè)正、反壓降或電阻值均接近無窮大。

2、指針表的x10k電阻檔，測其1、2腳，有明顯的正、反電阻差異，正向電阻約為幾十kΩ，反向電阻無窮大；3、4腳正、反向電阻無窮大。

（2）兩表測量法：

1、用指針式萬用表的x10k電阻檔（能提供15V 或9V、幾十μA的電流輸出），正向接通1、2腳（黑筆搭1腳），用另一表的電阻檔用x1k測量3、4腳的電阻值，當1、2腳表筆接入時，3、4腳之間呈現(xiàn)20kΩ左右的電阻值，脫開1、2腳的表筆，3、4腳間電阻為無窮大。

       2、可用一個直流電源串入電阻，將輸入電流限制在10mA以內(nèi)。輸入電路接通時，3、4腳電阻為通路狀態(tài)，輸入電路開路時，3、4腳電阻值無窮大。3、4種測量方法比較準確，如用同型號光耦器件相比較，甚至可檢測出失效器件（如輸出側(cè)電阻過大）。