光电耦合器的应用与使用注意事项

光电耦合器的应用与使用注意事项

摘要：本文主要介绍了光藕及其应用。

关键词：光耦；应用

光耦合器自70年代发展起来后，已经得到了广泛的应用，下面举两个实例进行说明。

案例1

当我们要设计一组开关电源时，从安全以及抗干扰角度考虑，很多时候不希望是热地（即希望将高频变压器的初级侧与次级侧的电源进行隔离，以提高弱电侧的安全性）。

我们将上面的要求以及同时将开关电源的其他特性考

虑进去，基本上发现开关电源具有以下几个特征：

1、需要初级侧的电源与次级侧的电源进行隔离；

2、开

关具有高频率特性；3、输由电压需要能够实时地反馈给初级端控制芯片，以便芯片做由控制；4、次级侧的电压变化

能够线性地反馈到初级侧；5、初级侧与零火线直接相连，要求次级侧的电源不受初级侧的电源干扰；

在解决以上几点要求上，光耦体现了其价值，而且设计

简单。光耦的线性特性，能够使次级侧的输由线性地反馈到初级侧；光耦的非机械触点可以迅速开通与关闭，实现了开关电源实时、迅速的要求，同时还具备无寿命要求；更重要的是，其是隔离的，可以完全隔断初级侧与次级侧，使次级侧不受初级侧的影响。图1是一个简单的开关电源示意。

该开关电源的工作原理

当输由电压升高时，光耦发光端电流增加，此时受光端电流也相应的增大，致使开关电源芯片减小开关管的导通时间或者导通频率，从而降低输由电压：相反，当输由电压降低时，光耦发光端电流减小、此时受光端电流也相应的减小,致使开关电源芯片增大开关管的导通时间或者导通频率、从而提高输由电压，并使输由电压稳定。该设计充分利用了光耦的线性。当然在使用上述电路时，需要保证光耦与稳压二极管的匹配，保证二者都工作在合理的电流范围内。

案例2

当我们莫些时候需要一个非接触式开关时，光耦能够帮我们这个忙。

一股的时候，我们的开关基本上都是有触点的按一下, 按键闭合；再按一下，按键断开。但假如莫些时候没有办法去接触，怎么办呢？光耦可以帮助我们，其只需要挡一下。为实现遮挡的要

求，我们将光耦的发光侧与受光侧拉大，同时将发光侧和受光侧分别集成在一个结构件中，同时在发光侧与受光侧中间保留一个空隙（见图2）。需要注意：发光侧与受光侧的结构材料必须是透光的。

通过结构的改进后，再配以图3电路，一个非常实用的

开关电路就产生了。图3电路的工作原理如下：

当有遮光体伸入发光侧与受光侧中间的空隙中时，芯片

I/O口检测到低电平；

当没有遮光体伸入发光侧与受光侧中间的空隙中时，芯片I/O□检测到高电平。该电路具有以下优点：

1遮光体只要是一个不透光的物体即可，不再需要像传统按键

那样有力的输生：

2如果发光侧需要进行逻辑控制，可以将发光侧连接

到奥一个I/O口；

3发光侧和受光侧根据需要，可以使用同一电源，当然也可以

使用不同电源。

光耦使用注意事项

为了用好光耦，需要注意一些细节问题，以我们使用较

多的光耦PC817举例介绍

1同一系列的光耦有不同的子系列，其对应的CTR（电

流传输比）是不同的（如表1）,我们在选择时，需要根据自己的电路要求选择型号；分类表电流传输比如表1所示。

2输由侧的极限耐压值是需要考虑的一个参数VCEO（如表2）,使用时工作电压一定不能高过此电压值，并需要保留一定余留。同

时也需要考虑浪涌值，必要时，可以在其两侧并联一个TVS二极管去抗浪涌干扰。

3输入侧的二极管的反向电压（VR）是另一个需要特别注意的参数（如表3）因为光耦很重要的应用是隔离，所以光耦在很多时候被直接运用在交流回路中，此时光耦需要特别注意反向回路问题，需要时可以在输入侧的二极管上反向并联一个二极管（如图4）,起到保护光耦作用；或者直接使用双向光耦。

4CTR（电流传输比）是受到IF（输入端正向电流）影响的，如图5。要想获得合适的CTR值，需要给定一个合理的电流值。

5当然，作为半导体器件中的一员，其同样受到温度、电压等因素的影响。

6当在使用光耦的隔离性时，需要同步考虑光耦两侧的安全性、即在进行PCB（印制电路板）设计时，需要考虑它们之间的安全距

离，确保符合认证要求。

结语

光耦的优良特性，为我们的设计（尤其是隔离设计）带来了很大的方便、可靠，使我们的设计变的简单、可靠。随着科技的发展，已经产生了很多更新更好用的光耦，如双向光耦、固态继电器等等。未来、也必定将有更完美的光耦为我们的设计带来更大的进步。