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国产光耦的作用和工作原理浅析

08/02 17:42
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光耦合器(简称:光耦,英文名:Optical Coupler),也称为光电隔离器,利用光信号传递电信号。由于其卓越的隔离性能,光耦合器在各种电子电路中得到了广泛应用。它已经成为种类丰富、用途广泛的光电器件之一。

国产光耦合器主要由三部分组成:光发射、光接收和信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使其发出特定波长的光,光敏元件接收这些光信号并产生光电流,经过进一步放大后输出。这完成了电—光—电的转换,实现输入和输出之间的电气隔离

国产光耦合器因其良好的电气绝缘性和抗干扰能力,广泛应用于各种场合。光耦合器的输入输出隔离以及单向传输特性,使其在长线传输信息中作为终端隔离元件能够显著提高信噪比。在计算机数字通信和实时控制中,它作为信号隔离接口设备,能够大幅提高系统的可靠性。

国产光耦合器具有以下主要优点:

1.单向信号传输:输入端与输出端之间完全电气隔离,确保信号传输的安全性。

2.强抗干扰能力:由于光耦合器的输入端为电流型工作低阻元件,因此具有很强的共模抑制能力。

3.稳定性和长寿命:光耦合器工作稳定,无触点,寿命长,传输效率高。

4.高效工作:能够有效地抑制尖脉冲和各种噪声干扰,提高信号的信噪比。

自70年代以来,光耦合器在电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路开关电路、斩波器多谐振荡器、信号隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、固态继电器(SSR)以及通信设备中得到了广泛应用。在开关电源中,线性光耦合器可用于构成反馈电路,通过调节控制端电流来精确调节占空比,实现稳定的电压输出。

国产光耦合器的作用

光耦合器的主要作用是隔离,例如信号隔离或光电隔离。这种隔离能够有效保护系统。例如,当微处理器控制电路和高电压执行端(如电机或电灯)之间需要隔离时,可以使用光耦合器。对于不同型号的光耦合器,只要负载电流不同,可以用大负载电流的光耦合器替代小负载电流的光耦合器。

国产光耦合器的工作原理

当电信号输入光耦合器的输入端时,发光二极管(LED)通过电流发光,光敏元件接收到光照后产生电流,光敏三极管导通。当输入端无信号时,LED不发光,光敏三极管截止。对于数字信号,当输入为低电平“0”时,光敏三极管截止,输出为高电平“1”;当输入为高电平“1”时,光敏三极管饱和导通,输出为低电平“0”。光耦合器能够有效抑制尖脉冲和噪声干扰,提高信号的稳定性和信噪比。

国产光耦合器的应用

1.微机接口电路中的光电隔离

微机系统常需要处理来自现场设备的状态信号。现场环境中的噪声可能干扰微机系统,降低控制准确性。此时,可以在微机的输入和输出端使用光耦合器进行信号隔离。典型应用包括A/D转换器的数位信号输出,以及CPU发出的控制信号模拟电路的接口。

2.电压隔离保护电路及设置初始电平

在电压隔离保护电路中,光耦合器将输入信号与输出信号进行隔离。当输入信号为高电平时,光敏元件导通,输出信号为低电平;输入信号为低电平时,光敏元件不导通,输出信号为高电平。

国产光耦合器的应用注意事项

1.独立电源

光耦合器的输入部分和输出部分应分别使用独立电源。如果两端共用一个电源,光耦合器的隔离效果将会失效。

2.隔离所有电气信号

使用光耦合器进行隔离时,必须对所有信号(包括数字信号、控制信号、状态信号)进行隔离,以确保被隔离的两端之间没有任何电气联系,否则隔离效果将无效。
国产光耦合器凭借其优良的电气隔离能力和强大的抗干扰特性,在现代电子电路中扮演了至关重要的角色。通过有效地将输入和输出信号隔离,它不仅提升了系统的稳定性和安全性,还广泛应用于各种电气绝缘、电平转换及信号隔离场景。随着国产光耦合器技术的不断进步,它们正越来越多地在工业自动化、通信设备、开关电源等领域发挥重要作用。对光耦合器的深入了解和合理应用,将有助于提升电子系统的性能和可靠性,为技术创新提供强有力的支持。

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