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单片机开发——光电隔离

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classroom|  楼主 | 2024-5-15 11:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
光电隔离器(optoelectronic isolator,英文缩写为OC)亦称光电耦合器、光耦合器,简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。


光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,因而具有很强的共模抑制能力。所以,它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件,可以大大增加计算机工作的可靠性。



光耦合器的主要优点是:信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件,现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。

作用:

一、信号隔离:

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信号隔离器

其目的在于从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来,使测控装置与现场仅保持信号联系,而不直接发生电的联系。隔离的实质是把引进的干扰通道切断,从而达到隔离现场干扰的目的。测控装置与现场信号之间、弱电和强电之间,常用的隔离方式有光电隔离、继电器隔离、变压器隔离、隔离放大器等。另外,在布线上也应该注意隔离。

二、光电耦合器:

将发光元件和受光元件组合在一起,通过电-光-电这种转换,利用“光”这一环节完成隔离功能,使输入和输出在电气上是完全隔离的。根据受光元件的不同可分为晶体管输出型和晶闸管输出型两类。

光电耦合器具有三个特点:①信号传递采取电-光-电的形式,发光部分和受光部分不接触,能够避免输出端对输入端可能产生的反馈和干扰,②抑制噪声干扰能力强;③具有耐用、可靠性高和速度快等优点,响应时间一般为数 以内,高速型光电耦合器的响应时间有的甚至小于10ns。

三、固态继电器:

固态继电器按使用场合可以分为交流型(AC-SSR) 和直流型(DC-SSR)两类,它们分别在交流或直流电源上做负载的开关,不能混用。

四、隔离放大器:

为完成地线隔离,将放大器加上静电和电磁屏蔽浮置起来,这种放大器叫隔离放大器,或叫隔离器,其输入和输出电路与电源没有直接的电路耦合关系。常用的隔离放大器有Analog Devices公司的AD277J、AD202、AD204、AD289、AD290、AD210、AD281等。

五、线性光电隔 离放大器:

利用发光二极管的光反向送回输入端,正向送至输出端,从而提高了放大器的精度和线性度。放大器的输入端和输出端是用光隔离的,所以不存在电气连接。常见的线性光电隔离放大器有Burr-Brown公司的ISO100、3650和3652 。

光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰,使通道上的信号信噪比大为提高,主要有以下几方面的原因:

(1)光电耦合器的输入阻抗很小,只有几百欧姆,而干扰源的阻抗较大,通常为1 0 5 10^510 5到1 0 6 10^6106 Ω。据分压原理可知,即使干扰电压的幅度较大,但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小,只能形成很微弱的电流,由于没有足够的能量而不能使二极管发光,从而被抑制掉了。

(2)光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系,也没有共地;之间的分布电容极小,而绝缘电阻又很大,因此回路一边的各种干扰信号都很难通过光电耦合器馈送到另一边去,避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。

(3)光电耦合器可起到很好的安全保障作用,即使当外部设备出现故障,甚至输入信号线短接时,也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。

(4)光电耦合器的回应速度极快,其回应延迟时间只有10μs左右,适于对回应速度要求很高的场合。

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沙发
AdaMaYun| | 2024-5-23 10:37 | 只看该作者
光耦隔离在一般情况下非常好用的元气件

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