光電耦合器的工作原理 光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接受器件以及信號(hào)處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當(dāng)輸入電信號(hào)加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接受器件接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后將電信號(hào)直接輸出，或者將電信號(hào)放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了“電－光－電”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇?，因而輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。 光電耦合器，是近幾年發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體光電器件，由于它具有體積小、壽命長、抗干擾能力強(qiáng)、工作溫度寬及無觸點(diǎn)輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)領(lǐng)域及工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中，它可以代替繼電器、變壓器、斬波器等，而用于隔離電路、開關(guān)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換、邏輯電路、過流保護(hù)、長線傳輸、高壓控制及電平匹配等。 光電耦合器電路圖（一）開關(guān)電路 對(duì)于開關(guān)電路，往往要求控制電路和開關(guān)電路之間要有很好的電隔離，這對(duì)于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的，但采用光電耦合器就很容易實(shí)現(xiàn)了。圖中（a）所示電路就是用光電耦合器組成的簡單開關(guān)電路。 在圖中，當(dāng)無脈沖信號(hào)輸入時(shí)，三極管BG處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光，則a、b兩端電阻非常大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”。當(dāng)輸入端加有脈沖信號(hào)時(shí)，BG導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)光，則a、b兩端電阻變得很小，相當(dāng)于開關(guān)“接通”。故稱無信號(hào)時(shí)開關(guān)不通，為常開狀態(tài)。 圖46—4中（b）所示電路則為“帶閉”狀態(tài)，因?yàn)闊o信號(hào)輸入時(shí)，雖BG截止，但發(fā)光二極管有電流通過而發(fā)光，使a、b 圖46-4 兩端處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)“接通”。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，BG導(dǎo)通，由于BG的集電結(jié)壓降在0．3V以下，遠(yuǎn)小于發(fā)光二極管的正向?qū)妷?，所以發(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光，則a、b兩端電阻極大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”，故稱“常閉”式。 可見，開關(guān)a、b端在電路中不受電位高低的限制，但在使用中應(yīng)滿足a端電位為正，b端為負(fù)，并使Uab＞3V為好，同時(shí)還應(yīng)注意Uab應(yīng)小于光電三極管的BVceo。 依據(jù)圖46—4的原理，光電耦合器可以組成如圖46—5中（a）、（b）等多種形式。 圖46-5 圖中（a）為單刀雙擲開關(guān)電路，其中外接二極管D的作用，是保證輸入正脈沖信號(hào)時(shí)“od”組接通，“ob”組關(guān)斷。圖中（b）為雙刀雙擲開關(guān)電路，無輸入信號(hào)時(shí)，BG截止，“ob”與“od”組斷開，“oa”與“oc”組接通；BG導(dǎo)通（即有信號(hào)輸入時(shí)），“ob”與“od”組接通，而“oa”與“oc”組斷開。它們適于自動(dòng)控制和遙控設(shè)備中使用。 光電耦合器電路圖（二）光耦合的可控硅開關(guān)電路 圖46—6中（a）所示電路為光耦合器構(gòu)成的可控硅開關(guān)電路?？煽毓鑃CR的觸發(fā)電壓取自電阻R，其大小由通過光電三極管的電流決定，直接由輸入電壓控制。該電路簡單，控制端與輸出端有可靠的電隔離。 圖46-6 圖中（b）所示電路，為控制負(fù)載為純電阻（如白熾燈泡）的開關(guān)電路，圖中R1的阻值由下式確定：R1＝V/1．2A，1．2A為雙向開關(guān)的額定電流。當(dāng)主電網(wǎng)電壓為220V時(shí)，V＝/2·220=308V，則R1=308/1．2=250Ω．所以，可控硅SCR的規(guī)格應(yīng)依R1的大小進(jìn)行選擇。 當(dāng)開關(guān)電路的負(fù)載為感性負(fù)載（如電動(dòng)機(jī)等），則由于流過感性負(fù)載（線圈）的電流與電壓的相位不同，需增加相應(yīng)元件，方能保證開關(guān)電路的正常工作，如圖46-6所示。 光電耦合器電路圖（三）光耦組成高壓穩(wěn)壓電路 電略如圖5所示．驅(qū)動(dòng)管需采用耐壓較高的晶體管（圖中驅(qū)動(dòng)管為3DG27）。當(dāng)輸出電壓增大時(shí)，V55 的偏壓增加，B5中發(fā)光二極管的正向電流增大，使光敏管極間電壓減小，調(diào)整管be結(jié)偏壓降低而內(nèi)阻增大，使輸出電壓降低，而保持輸出電壓的穩(wěn)定． 光電耦合器電路圖（四）光耦組成的門廳照明燈自動(dòng)控制電路 電路如圖6所示。A是四組模擬電子開關(guān)（S1~S4）：S1，S2，S3并聯(lián)（可增加驅(qū)動(dòng)功率及抗干擾能力）用于延時(shí)電路，當(dāng)其接通電源后經(jīng)R4，B6驅(qū)動(dòng)雙向可控硅VT，VT直接控制門廳照明燈H；S4與外接光敏電阻Rl等構(gòu)成環(huán)境光線檢測(cè)電路。當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，安裝在門框上的常閉型干簧管KD受到門上磁鐵作用，其觸點(diǎn)斷開，S1，S2，S3處于數(shù)據(jù)開狀態(tài)。晚間主人回家打開門，磁鐵遠(yuǎn)離KD，KD觸點(diǎn)閉合。此時(shí)9V電源整流后經(jīng)R1向C1充電，C1兩端電壓很快上升到9V，整流電壓經(jīng)S1，S2，S3和R4使B6內(nèi)發(fā)光管發(fā)光從而觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通，VT亦導(dǎo)通，H點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)照明控制作用。房門關(guān)閉后，磁鐵控制KD，觸點(diǎn)斷開，9V電源停止對(duì)C1充電，電路進(jìn)入延時(shí)狀態(tài)。C1開始對(duì)R3放電，經(jīng)一段時(shí)間延遲后，C1兩端電壓逐漸下降到S1，S2，S3的開啟電壓（1.5v）以下，S1，S2，S3恢復(fù)斷開狀態(tài)，導(dǎo)致B6截止，VT亦截止，H熄來，實(shí)現(xiàn)延時(shí)關(guān)燈功能。 光電耦合器電路圖（五）光耦組成的開關(guān)電路 圖1電路中，當(dāng)輸入信號(hào)ui為低電平時(shí)，晶體管V1處于截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器B1中發(fā)光二極管的電流近似為零，輸出端Q11、Q12間的電阻很大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”；當(dāng)ui為高電平時(shí)，v1導(dǎo)通，B1中發(fā)光二極管發(fā)光，Q11、Q12間的電阻變小，相當(dāng)于開關(guān)“接通”．該電路因Ui為低電平時(shí)，開關(guān)不通，故為高電平導(dǎo)通狀態(tài)． 同理，圖2電路中，因無信號(hào)（Ui為低電平）時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通，故為低電平導(dǎo)通狀態(tài)． 光電耦合器電路圖（六） 光耦組成隔離耦合電路 電路如圖4所示．這是一個(gè)典型的交流耦合放大電路．適當(dāng)選取發(fā)光回路限流電阻Rl，使B4的電流傳輸比為一常數(shù)，即可保證該電路的線性放大作用。 (mbbeetchina)