光耦的内部机构、工作原理、参数、应用电路详解

基本元器件-光耦

 

注意:本文章需要配合无际单片机编程-硬件基础2.0教程视频学习。

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一、  认识光耦&内部结构&工作原理

光耦是由发光源(发光二极管) 和 受光器(光敏二极管或光敏三极管)两部分组成,是一种电-光-电转换的元器件;

 如下图所示: 

光耦正常工作,是由发光源来控制受光器的。

光耦的主要作用:隔离

 

二、光耦的应用电路

电路说明:

如下图:是一个比较简单的光耦应用电路;左边的为控制电路(可视为模拟电路),右边为输出电路(可视为数字电路),左边和右边的电路没有任何的电气连接,所以光耦在这里是一个模拟电路和数字电路的隔离作用,防止不同的线路之间的干扰;

SIGNAL_IN:  输入信号;

SIGNAL_OUT: 连接单片机IO口;

(光耦工作的参数在第三部分讲解)

状态分析:

9014三极管的参数;

SIGNAL_IN:   电压大于1.2V时,Q20饱和导通,U14内部发光二极管工作,U14的光敏三极管导通,Q21导通,SIGNAL_OUT 和GND连接,低电平;

SIGNAL_IN:   电压大于1.2V时,Q20饱和导通,U14内部发光二极管工作,U14的光敏三极管导通,Q21导通,SIGNAL_OUT 和GND连接,低电平;

SIGNAL_IN:  电压小于0.4V,Q20截止……SIGNAL_OUT 由R22上拉电阻影响,高电平;

 

三、  光耦的参数&规格书

参数:

  • 输入端电压VF:   阈值电压 1V     饱和电压:1.2V 
  • 输入端电流IF:      4mA
  • 输出端电流Ic(最大电流):     2mA
  • 输出端饱和压降:VCE(sat)2V 
  • CTR:电流传输比(和三极管的放大倍数类似);  Ic <= CTR*IF      4mA
  • 转换频率fc:

……

其他参数,结合以下的电路图,我们通过规格书进一步给大家来讲解。

 

四、  光耦的主要作用

  1. 隔离和控制:和继电器功能比较类似,模拟电路和数字电路的隔离,或高压和低压的隔离,或不同线路板之间的隔离;
  2. 信号检测:模拟输入端信号检测;输入端的信号变量,通过影响发光二极管的状态,改变输出端的状态;
  3. 代替继电器:小电流电路中,可以通过代替继电器

       。。。。。。

 

五、  光耦补充说明

光耦按照输出信号来分类: 线性光耦和逻辑光耦,本节课给大家介绍的是线性光耦,也是大家研究最多的一种类型;

线性光耦:输出的信号是一个模拟信号,输出信号会随着输入信号的强弱而变化

逻辑光耦:输出的信号只有两种状态,导通(逻辑1)或截止(逻辑0).

逻辑光耦包括:达林顿输出、逻辑门输出光耦,具体的在这里就给大家不介绍了,工作原理和线性的比较类似。  大家以后在后续工作中,再针对性的研究以下即可。

 

《结束》

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