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目前極大多數的光耦輸入部分采用砷化鎵紅外發光二極管,輸出部分采用硅光電二極管、硅光電三極管及光觸發可控硅。這是因為峰值波長900~940nm的砷化鎵紅外發光二極管能與硅光電器件的響應峰值波長相吻合,可獲得較高的信號傳輸效率。
光電耦合器(以下簡稱光耦)是一種發光器件和光敏器件組成的光電器件。它能實現電—光—電信號的變換,并且輸入信號與輸出信號是隔離的。
光耦的結構
光耦的內部結構(剖面)如圖1所示。光耦輸入部分大都是紅外發光二極管,輸出部分有不同的光敏器件,如圖2所示。
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這里要說明的是,圖2(c)的輸入部分有兩個背對背的紅外發光二極管,它用于交流輸入的場合;圖2(d)采用達林頓輸出結構,它可使輸出獲得較大的電流;圖2(e)、2(f)的輸出由光觸發雙向可控硅組成,它們主要用來驅動交流負載。圖2(e)與圖2(f)的差別是圖2(f)有過零觸發控制(圖中的“ZC”即“過零”的意思),而圖2(e)沒有過零觸發控制電路。
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基本電路
光耦的基本電路如圖3所示。圖3(a)的負載電阻RL接在發射極及地之間,圖3(b)的負載電阻RL接在電源Vdd與集電極之間。
在圖3(a)中,輸入端加上Vcc電壓,經限流電阻Rin后,有一定的電流IF流經紅外發光二極管,IF與Vcc、發光二極管的正向壓降VF及Rin的關系為:IF=(Vcc-VF)/Rin。式中的VF取1.3V。IF的最大值由資料給出(一般工作時IF≤10mA)。
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發光二極管發光后,光電三極管導通,集電極電流Ic由Vdd經光電三極管流過RL到地,使輸出電壓Vout=Ic×RL(或Vout=Vdd-VCE,VCE為光電三極管的管壓降)。
圖3(b)的工作原理與圖3(a)相同,不再重復。圖3中輸入、輸出也可用各自的地。
從圖3(a)可以看出;輸入端不加Vcc電壓,輸出端Vout=0V,輸入端加了Vcc電壓,負載得電,這個功能相當于“繼電器”。如果在輸入端加幅值為5V的脈沖(如圖4所示),輸出端Vdd=12V,RL=10kΩ,則輸出的脈沖幅值接近12V,從這功一能來看,相當于“變壓器”;若輸入電壓從0躍變到+5V,輸出則從0躍變到接近12V,它又可用作電平轉換。
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