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必发88官网·光耦如何选型?凌烟阁国产光耦选型指南

  光电耦合器(光耦)是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成,发光源的引脚为输入端,受光器的引脚为输出端,常见的发光源为发光二极管,受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。

  光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。

  这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

  (1)光敏器件输出型,其中包括光敏二极管输出型,光敏三极管输出型,光电池输出型,光可控硅输出型等。

  低速光耦(光敏三极管、光电池等输出型),速度通常低于100Kbps,高速光电耦合器(光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型),速率几百Kbps以上,甚至可达数百Mbps。

  可分为数字型光电耦合器(OC门输出型,图腾柱输出型及三态门电路输出型等)和线性光电耦合器(可分为低漂移型,高线性型,宽带型,单电源型,双电源型等)。

  可分为普通隔离光电耦合器(一般光学胶灌封低于5000V,空封低于2000V)和高压隔离光电耦合器(可分为10kV,20kV,30kV等)。

  在光电耦合器内部,由于发光管和受光器之间的耦合电容很小(2pF以内)所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小,因而共模抑制比很高。

  光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下,光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系:

  当IF=0时,发光二极管不发光,此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流,一般很小。当IF0时,在一定的IF作用下,所对应的IC基本上与VCE无关。

  IC与IF之间的变化呈线性关系,用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。

  (1)隔离电压Vio(Isolation Voltage)光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值,最高隔离电压通常可至上千伏。

  (2)隔离电容Cio(Isolation Capacitance):光耦合器件输入端和输出端之间的电容值,通常2pF以内。

  (3)隔离电阻Rio:(Isolation Resistance)半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值,通常大于10^11欧姆。

  (1)电流传输比CTR(Current Transfer Radio):输出管的工作电压为规定值时,输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。

  (2)上升时间Tr (Rise Time)& 下降时间Tf(Fall Time):光电耦合器在规定工作条件下,发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波,输出端管则输出相应的脉冲波,从输出脉冲前沿幅度的10%到90%,所需时间为脉冲上升时间tr。从输出脉冲后沿幅度的90%到10%,所需时间为脉冲下降时间tf。

  在发光二极管上提供一个偏置电流,再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上,这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号,其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。

  光电耦合器也可工作于开关状态,传输脉冲信号。在传输脉冲信号时,输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间,不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。

  光耦可用于形成各种逻辑电路。由于光耦的抗干扰性能和隔离性能优于晶体管,所以由光耦构成的逻辑电路更为可靠。

  根据应用场景要求,选择低速光耦(光敏三极管,响应速度微秒级)或者高速光耦(光敏二极管,响应速度纳秒级)。

  光耦是起隔离作用的元器件,隔离性能就需要通过隔离电压这个参数来体现,隔离电压的意思是光耦的输入和输出之间短时间所能承受不被击穿电压的最大值。

  这个参数指的是输出电流和输入电流之间的百分比值,CTR值越大,表明光耦越省电,相对的也更容易受到干扰,反之亦然。

  所有光耦都有一个温度范围,在选型时可以根据自己的应用场景(商规/工规/车规)和需求来选择工作温度参数。

  根据电路、PCB结构空间来确定是选择单通道还是多通道产品,一般光耦常用的封装有DIP-4、DIP-8、SOP-4、SOP-8等等。

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