光耦(opticalcoupler)亦稱光電阻隔器、光耦合器或光電耦合器。它是以光為前言來(lái)傳輸電信號(hào)的器件，一般把發(fā)光器(紅外線發(fā)光二極管LED)與受光器(光敏半導(dǎo)體管)封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光二極管宣布光線，光敏三極管承受光線之后就發(fā)生光電流，從輸出端流出，然后完成了“電—光—電”轉(zhuǎn)換。典型運(yùn)用電路如下圖1-1所示。
光耦的首要長(zhǎng)處是：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端徹底完成了前端與負(fù)載徹底的電氣阻隔，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無(wú)影響，減小電路攪擾，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，作業(yè)安穩(wěn)，無(wú)觸點(diǎn)，運(yùn)用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來(lái)的新式器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)阻隔、級(jí)間阻隔、脈沖擴(kuò)大電路、數(shù)字外表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖擴(kuò)大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器外表、通訊設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片直流開(kāi)關(guān)電源中，運(yùn)用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反應(yīng)電路，通過(guò)調(diào)理操控端電流來(lái)改動(dòng)占空比，到達(dá)精細(xì)穩(wěn)壓意圖。
光耦典型電路
常用于反應(yīng)的光耦類型有TLP521、PC817等。這里以TLP521為例，介紹這類光耦的特性。圖2-1所示為光耦內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖以及引腳圖。
TLP521的原邊相當(dāng)于一個(gè)發(fā)光二極管，原邊電流If越大，光強(qiáng)越強(qiáng)，副邊三極管的電流Ic越大。副邊三極管電流Ic與原邊二極管電流If的比值稱為光耦的電流擴(kuò)大系數(shù)，該系數(shù)隨溫度改變而改變，且受溫度影響較大。作反運(yùn)用的光耦正是運(yùn)用“原邊電流改變將導(dǎo)致副邊電流改變”來(lái)完成反應(yīng)，因此在環(huán)境溫度改變劇烈的場(chǎng)合，因?yàn)閿U(kuò)大系數(shù)的溫漂比較大，應(yīng)盡量不通過(guò)光耦完成反應(yīng)。此外，運(yùn)用這類光耦有必要留意設(shè)計(jì)外圍參數(shù)，使其作業(yè)在比較寬的線性帶內(nèi)，不然電路對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的敏感度太強(qiáng)，不利于電路的安穩(wěn)作業(yè)。
一般挑選TL431結(jié)合TLP521進(jìn)行反應(yīng)。這時(shí)，TL431的作業(yè)原理相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)為2.5 V的電壓差錯(cuò)擴(kuò)大器（輸出的電壓進(jìn)行差錯(cuò)擴(kuò)大比較，然后將取樣電壓通過(guò)光電偶合器反應(yīng)操控脈寬占空比，到達(dá)安穩(wěn)電壓的意圖），所以在其1腳與3腳之間，要接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
TL431是由德州儀器出產(chǎn)的可控精細(xì)穩(wěn)壓源，什物如圖2-3所示。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就能夠恣意的設(shè)置到從2.5V到36V范圍內(nèi)的任何值。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω，在許多運(yùn)用中用它代替穩(wěn)壓二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路，可調(diào)壓電源，直流開(kāi)關(guān)電源等。圖2-2所示為TL431引腳擺放與運(yùn)用連線圖。
常見(jiàn)的光耦反應(yīng)第1種接法。Vo為輸出電壓，Vd為芯片的供電電壓。com信號(hào)接芯片的差錯(cuò)擴(kuò)大器輸出腳。留意左面的地為輸出電壓地，右邊的地為芯片供電電壓地，兩者之間用光耦阻隔。圖2-3所示接法的作業(yè)原理如下：當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，TL431的1腳(相當(dāng)于電壓差錯(cuò)擴(kuò)大器的反向輸入端)電壓上升，3腳(相當(dāng)于電壓差錯(cuò)擴(kuò)大器的輸出腳) 電壓下降，光耦TLP521的原邊電流If增大，光耦的另一端輸出電流Ic增大，電阻R4上的電壓降增大，com引腳電壓下降，占空比減小，輸出電壓減??；反之，當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，調(diào)理進(jìn)程相似。
高于反相端電位的方法，運(yùn)用運(yùn)放的一種特性—當(dāng)運(yùn)放輸出電流過(guò)大(超越運(yùn)放電流輸出才能)時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓值將下降，輸出電流越大，輸出電壓下降越多。因此，選用這種接法的電路，必定要把PWM（脈沖寬度調(diào)制）芯片的差錯(cuò)擴(kuò)大器的兩個(gè)輸入引腳接到固定電位上，且有必要是同向端電位高于反向端電位，使差錯(cuò)擴(kuò)大器初始輸出電壓為高。
圖2-3所示接法的作業(yè)原理是：當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，原邊電流If增大，輸出電流Ic增大，因?yàn)镮c已經(jīng)超越了電壓差錯(cuò)擴(kuò)大器的電流輸出才能，com腳電壓下降，占空比減小，輸出電壓減?。环粗?，當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，調(diào)理進(jìn)程相似。
常見(jiàn)的第3種接法，如圖2-4所示。與第一種根本相似，不同之處在于多了一個(gè)電阻R6，該電阻的效果是對(duì)TL431額外注入一個(gè)電流，防止TL431因注入電流過(guò)小而不能正常作業(yè)。實(shí)際上如恰當(dāng)選取電阻值R3，電阻R6能夠省略。調(diào)理進(jìn)程根本上同1接法共同。
常見(jiàn)的第4種接法，如圖2-4所示。該接法與第2種接法相似，差異在于com端與光耦第4腳之間多接了一個(gè)電阻R4，其效果與第3種接法中的R6共同，其作業(yè)原理根本同接法2。
反應(yīng)方法1、3適用于任何占空比（接通時(shí)間與周期之比）狀況，而反應(yīng)方法2、4比較適合于在占空比比較小的場(chǎng)合運(yùn)用。
小結(jié)
直流開(kāi)關(guān)電源的光耦首要是阻隔、供給反應(yīng)信號(hào)和開(kāi)關(guān)效果。直流開(kāi)關(guān)電源電路中光耦的電源是從高頻變壓器次級(jí)電壓供給的，當(dāng)輸出電壓低于穩(wěn)壓管電壓是給信號(hào)光耦接通，加大占空比，使得輸出電壓升高；反之則關(guān)斷光耦減小占空比，使得輸出電壓下降。旦高頻變壓器次級(jí)負(fù)載超載或開(kāi)關(guān)電路有毛病，就沒(méi)有光耦電源供給，光耦就操控著開(kāi)關(guān)電路不能起振，然后維護(hù)開(kāi)關(guān)管不至被擊穿燒毀。
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