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光電耦合器驅(qū)動接口電路設(shè)計(jì)

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光電耦合器是把發(fā)光二極管和光敏晶體管或光敏晶閘管封裝在一起,通過光信號,實(shí)現(xiàn)電信號傳遞的器件。由于光電耦合器輸入與輸出之間沒有直接的電氣聯(lián)系,電信號是通過光信號傳遞的,所以也稱光電隔離器。
1.光電耦合器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)
  光電耦合器由發(fā)光源(輸入)端和受光器(輸出端)兩部分組成,并由不透明材料封裝在一起。當(dāng)在輸入端加正向電壓時,發(fā)光二極管點(diǎn)亮,照射光敏晶體管(或晶閘管)使之導(dǎo)通,產(chǎn)生輸出信號。
光電耦合器具有如下特點(diǎn): 
1)光電耦合器的信號傳遞采取電—光—電形式,發(fā)光部分和受光部分不接觸,因此其絕緣電阻可高達(dá)1010Ω以上,并能承受2000V以上的高壓。被耦合的兩個部分可以自成系統(tǒng)不“共地”,能夠?qū)崿F(xiàn)電控系統(tǒng)強(qiáng)電部分與弱電部分隔離,避免干擾由輸出通道竄入控制微機(jī)。
2)光電耦合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動器件,能夠吸收尖峰干擾信號,所以具有很強(qiáng)的抑制噪聲干擾能力。 
3)光電耦合器作為開關(guān)應(yīng)用時,具有耐用,可靠性高和高速等優(yōu)點(diǎn),響應(yīng)時間一般為數(shù)微秒以內(nèi),高速型光電耦合器的響應(yīng)時間有的甚至小于10ns。
2.晶體管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口設(shè)計(jì) 
在機(jī)電系統(tǒng)的控制輸出接口設(shè)計(jì)中,晶體管輸出型光電耦合器主要用于實(shí)現(xiàn)電信號之間的隔離。
在這種場合應(yīng)用時,應(yīng)考慮兩個參數(shù):電流傳輸比CTR與時間延遲。 
電流傳輸比是指光電晶體管的集電極電流Ic與發(fā)光二極管的電流If之比,不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器的電流傳輸比相差很大。
比如:輸出端是單個晶體管的光電耦合器4N25的電流傳輸比CTR≥20%,而輸出端使用達(dá)林頓管的光電耦合器4N33的電流傳輸比CTR~500%。電流傳輸比受發(fā)光二極管的工作電流If影響,當(dāng)If為10—20mA時,電流傳輸比最大。
時間延遲是指光電耦合器在傳輸脈沖信號時,輸出信號與輸入信號間的延遲時間。 
發(fā)光二極管限流電阻的取值由下式計(jì)算:
式中,Vcc為電源電壓;Vf 為發(fā)光二極管管壓降,取1.5V;Vd為驅(qū)動器壓降,取0.5V;If 為發(fā)光二極管工作電流。
 

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