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1、第29卷第5期微电子技术总第141期Vol.29,No.5MICROELECTRONICTECHNOLOGY2001年10月产品与应用光电隔离器的工作原理和应用宋吉江,牛轶霞,于春战(山东淄博学院机电工程系,山东 淄博 255091)摘 要: 本文简要介绍了光电隔离器的结构和工作原理,简述了光电隔离器的主要参数和几个应用电路。关键词:光电;隔离;输入;输出中图分类号:TN36 文献标识码:A 文章编号:100820147(2001)05255203PrincipleofPhotoelectricIsolatoranditsApplicationSONGJi2jiang,NIUY
2、i2xia,YUChun2zhan(ZiBoUniversity,ZiBoShandong255091,China)Abstract:Thestructureandprincipleofphotoelectricisolatorareintroduced,theprimaryparametersandseveralcircuitsofapplicationarementionedsimply.Keywords:Photoelectric;Isolation;Input;Output1 前言2 光电隔离器的结构光电隔离器是隔离器的一种,它是把发光器件从结构上看,光电隔离器由一发光
3、二极管和光与光敏接受器件集成在一起,或用一根光导纤维把敏晶体管封装在同一个管壳内组成,其表示符号如两部分连接起来的器件。通常发光器件为发光二极图1所示。它们在结构排列上使LED辐射能量有管(LED),光接受器件为光敏晶体管等。加在发效地耦合到光敏晶体管上,一般有金属封装和塑料光器件上的电信号为耦合器的输入信号,接受器件输出的信号为隔离器的输出信号。当有输入信号加在光电隔离器的输入端时,发光器件发光,光敏管受光照射产生光电流,使输出端产生相应的电信号,于是实现了光电的传输和转换。其主要特点是以光为媒介实现电信号的传输,而且器件的输入和输出之间在电气上完全是绝缘的。图1 收稿日期:
4、2001-05-0656微 电 子 技 术 封装两种形式。金属封装采用金属外壳并用玻璃绝从输出端反馈到输入端,从而起到隔离作用。缘,芯片采用环焊以保证发光管与接受管对准。塑(2)可以进行电平转换。通过光电隔离器可以料封装采用双列直插式结构,管芯先装于管脚上,很方便地实行电平转换。中间用透明树脂固定,具有聚光作用,故灵敏度较(3)提高驱动能力。隔离用光电耦合器(如达高,是目前应用较多的一种。林顿电路)输出和可控硅输出型耦合器件,不断具通常使用的光隔离器组合形式有四种。如图2有隔离功能,而且还具有较强的带负载能力。微机所示。其中图2(a)为普
5、通型隔离器,一般用于输出信号通过这种光电隔离器件后,就能直接带动100kHz以下频率的装置中。图2(b)为高速型隔负载。离器,其响应速度高。图2(c)为达林顿输出型图3是光电隔离器常用的几种电路:驱动传输隔离器,具有达林顿输出的一切特性,可直接用于线隔离、固态继电器、脉冲放大器、触发可控硅、驱动较低频率的负载。图2(d)为可控硅输出型。驱动继电器等。其输出部分为光控晶闸管,常用于大功率的隔离驱动场合。在实际应用中,可根据实际需要选用适当的组合形式,且尽量选用结构简单的器件,以降低成本。光电隔离器的主要参数有以下几种:电流传输比;脉冲上升时间和下降时间;输入、输出间的绝缘电阻;输
6、入、输出间的耐压;输入、输出间的寄生电容等。图3 常用电路图2(a)普通型 (b)高速型图4 电网停电报警器电路(c)达林顿输出型 (d)可控硅输出型4 光电隔离器构成的几个实用电路3 光电隔离器的应用411 停电报警器光电隔离器在实际工作中的应用极其广泛,但其电气原理图如图4所示。本装置利用的光电归纳总结起来,主要应用在以下几个方面:隔离器的型号为4N25。该电路主要由两部分组成。(1)可将输入和输出两部分间的地线分开,各即交流电检测部分和音频振荡器部分组成。平时,自使用一套电源供电。这样信息通过光电转换,单市电经D1整流,C1滤波,得到约300V的直流电向传递;又由于光电隔
7、离器输入与输出端之间绝缘压,此直流电一路经R1使有电指示灯发光,另一电阻非常大,寄生电容很小,因此,干扰信号很难路经R2送入4N25的输入端,使发光二极管发光, 第5期 宋吉江,牛轶霞,于春战:光电隔离器的工作原理和应用 57被光敏三极管接收而导通,集电极输出低电平,使T1、T2构成的音频振荡器和LED2均不工作。当电网突然停电,C1两端的电压消失,有电指示灯LED1熄灭,4N25的发光二极管也熄灭,使其光敏三极管截止,T1导通,音频振荡器起振,扬声器发出
