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光电耦合器的应用与使用注意事项

—— Application of optical coupler
作者:卜建平 宋秀敏 珠海格力电器时间:2011-04-27来源:电子产品世界

  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。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/119038.htm

  案例1

  当我们要设计一组开关时,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、输出电压需要能够实时地反馈给初级端控制芯片,以便芯片做出控制;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,能够使次级侧的输出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

  当输出电压升高时,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,从而降低输出电压;相反,当输出电压降低时,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,从而提高输出电压,并使输出电压稳定。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

  当我们某些时候需要一个非接触式开关时,光耦能够帮我们这个忙。

  一般的时候,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。但假如某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口检测到高电平。该电路具有以下优点:

  ⒈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出;

  ⒉如果发光侧需要进行逻辑控制,可以将发光侧连接到某一个I/O口;

  ⒊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。

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