在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光,光的強(qiáng)度取決于激勵電流的大小,此光照射到封裝在一起的受光器上后,因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流,由受光器輸出端引出,這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。
光電耦合器主要由三部分組成:光的發(fā)射、光的接收及信號放大。光的發(fā)射部分主要由發(fā)光器件構(gòu)成,發(fā)光器件一般都是發(fā)光二極管,發(fā)光二極管加上正向電壓時(shí),能將電能轉(zhuǎn)化為光能而發(fā)光,發(fā)光二極管可以用直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動,但發(fā)光二極管在使用時(shí)必須加正向電壓。光的接收部分主要由光敏器件構(gòu)成,光敏器件一般都是光敏晶體管,光敏晶體管是利用 PN 結(jié)在施加反向電壓時(shí),在光線照射下反向電阻由大變小的原理來工作的。
光的信號放大部分主要由電子電路等構(gòu)成。發(fā)光器件的管腳為輸入端,而光敏器件的管腳為輸出端。工作時(shí)把電信號加到輸入端,使發(fā)光器件的芯體發(fā)光,而光敏器件受光照后產(chǎn)生光電流并經(jīng)電子電路放大后輸出,實(shí)現(xiàn)電→光→電的轉(zhuǎn)換,從而實(shí)現(xiàn)輸入和輸出電路的電器隔離。由于光電耦合器輸入與輸出電路間互相隔離,且電信號在傳輸時(shí)具有單向性等優(yōu)點(diǎn), 因而光電耦合器具有良好的抗電磁波干擾能力和電絕緣能力。
1、共模抑制比很高
在光電耦合器內(nèi)部,由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很小(2pF以內(nèi))所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小,因而共模抑制比很高。
2、輸出特性
光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下,光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關(guān)系,當(dāng)IF=0時(shí),發(fā)光二極管不發(fā)光,此時(shí)的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流,一般很小。當(dāng)IF》0時(shí),在一定的IF作用下,所對應(yīng)的IC基本上與VCE無關(guān)。IC與IF之間的變化成線性關(guān)系,用半導(dǎo)體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。其測試連線如圖2,圖中D、C、E三根線分別對應(yīng)B、C、E極,接在儀器插座上。
3、隔離特性
1.隔離電壓Vio(IsolaTIon Voltage)
光耦合器輸入端和輸出端之間絕緣耐壓值。
2.隔離電容Cio(IsolaTIon Capacitance):
光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值
3.隔離電阻Rio:(IsolaTIon Resistance)
半導(dǎo)體光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣電阻值。
4、傳輸特性:
1.電流傳輸比CTR(Current Transfer Radio)
輸出管的工作電壓為規(guī)定值時(shí),輸出電流和發(fā)光二極管正向電流之比為電流傳輸比CTR。
2.上升時(shí)間Tr (Rise TIme)& 下降時(shí)間Tf(Fall Time)
光電耦合器在規(guī)定工作條件下,發(fā)光二極管輸入規(guī)定電流IFP的脈沖波,輸出端管則輸出相應(yīng)的脈沖波,從輸出脈沖前沿幅度的10%到90%,所需時(shí)間為脈沖上升時(shí)間tr。從輸出脈沖后沿幅度的90%到10%,所需時(shí)間為脈沖下降時(shí)間tf。
在發(fā)光二極管上提供一個(gè)偏置電流,再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上,這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號,其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài),傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時(shí),輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時(shí)間,不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器輸入、輸出延遲時(shí)間相差很大。