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光耦的使用技巧

文章来源:规格书下载网

更新日期:2023-12-06

光耦,亦称光电隔离器,它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用,其中在开关电源电路中最为常见。

光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递,输入与输出在电气上完全隔离,具有抗干扰性能强的特点。对于既包括弱电控制部分,又包括强电控制部分的工业应用测控系统,采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离,达到抗干扰目的。但是,使用光耦隔离需要考虑以下几个问题:

1、直接用于隔离传输模拟量时,要考虑光耦的非线性问题。

光耦的输入端是发光二极管,因此,其输入特性可以由发光二极管的伏安特性表示;输出是光敏三极管,因此光敏三极管的伏安特性是其输出特性。可以看出,光电耦合器具有非线性工作区域,其直接用于传输模拟精度比较差。

解决方案,使用两个光电耦合器,T1和T2,以及具有相同非线性传输特性的2个形容词追随者A1和A2。如果T1和T2是具有相同类型的光电耦合器,则可以认为它们的非线性传输特性是完全一致的,即K1(I1)= K2(I1),电压增益G = UO / U1 = I3R3 / I2R2 =( R3 / R2)[K1(I1)/ K2(I1)] = R3 / R2。可以看出,利用T1和T2的当前传输特性的对称性,并且可以使用反馈原理来补偿其原始非线性。

当然,也可以选择线性光耦合器,例如高速线性光耦合器EL6N135 / EL6N136。线性光电耦合器通常高于正常光耦合器,但易于使用和简单的设计。

2、光耦隔离传输数字量时,要考虑光耦的响应速度问题。

当光耦合器隔离数字信号用于控制系统设计时,光电耦合器的传输特性,即传输速度,通常成为系统最大数据传输速率的决定因素。在许多公交型工业测量和控制系统中,为了防止模块之间的相互干扰,还要不降低通信波特率,我们必须使用高速光耦合器来实现模块之间的相互隔离。

常用的高速光耦合器有EL6N135、EL6N136、EL6N137、EL6N138。此处介绍一种可以以提高正常光耦合器的开关速度。由于光耦合器本身存在的分布电容,对传输速度产生影响,并且光敏三极管内部存在分布式电容器CBE和CCE。由于光电耦合器相对较低,所收集器负载电阻不能太小,否则输出电压的摆动受到限制。但是,负载电阻不应过大,负载电阻器RL越大,由于存在分布电容,光电耦合器的频率特性越差,传输延迟越长。

使用2光电耦合器T1,T2连接到互补的推挽电路,并且可以提高光耦合器。当脉冲升高到"1"时,接通T1,T2接通。相反,当脉冲是"0"电平时,T1导通,关闭T2。这种互补推拉电路的这种频率特性极大地优于单个光电耦合器的频率特性。

3、如果输出有功率要求的话,还得考虑光耦的功率接口设计问题。

微机测控系统中,经常要用到功率接口电路,以便于驱动各种类型的负载,如直流伺服电机、步进电机、各种电磁阀等。这种接口电路一般具有带负载能力强、输出电流大、工作电压高的特点。工程实践表明,提高功率接口的抗干扰能力,是保证工业自动化装置正常运行的关键。

就抗干扰设计而言,很多场合下,既能采用光电耦合器隔离驱动,也能采用继电器隔离驱动。一般情况下,对于那些响应速度要求不很高的启停操作,我们采用继电器隔离来设计功率接口;对于响应时间要求很快的控制系统,采用光电耦合器进行功率接口电路设计。这是因为继电器的响应延迟时间需几十ms,而光电耦合器的延迟时间通常都在10us之内,同时采用新型、集成度高、使用方便的光电耦合器进行功率驱动接口电路设计,可以达到简化电路设计,降低散热的目的。

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