光电耦合器件

原理分类发展光电子耦合器件光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。通过光信号的传递来实现输人与输出间电隔离的器件，可在电路或系统之间传输电信号，同时确保这些电路或系统彼此间的电绝缘。它由发光源和受光器两部分组成+–ce发光器件LED受光器件光电二极管光电三极管实现电-光-电传输和转换一、基本原理光电耦合器内部结构基本原理图要传输的信号：电信号媒介：光形式：电------光------电电：输入信号为电信号光：耦合媒介电：输出为电信号结构上：两部分---发光源受光器↓↓电---光光---电发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端。具体原理：由红外发光二极管作为发光源，光敏晶体管作为受光器。当输入端加入信号时，发光二极管有信号电流通过发光，光线照射光敏晶体管，则光敏晶体管导通，其集电极电流与输入信号电流成正比。它是通过电一光一电转换过程来传递电信号的。发光二级管：它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED（lightemittingdiode）,是一种具有两个电极的半导体发光器件，属于固态光源。光敏三极管：当具有光敏特性的PN结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。发光二级管：发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。LED大都采用直接带隙材料，这样可以使电子直接从导带跃迁到价带与空穴复合而发光，有很高的效率而我们用的是砷化镓红外发光二级管光敏晶体管：是指在有光照射时，能输出放大的电信号，当元光照射时便处于截止状态的三极管。该种管子的最大特点是它不但有光电转换作用，而且还能对光信号进行放大。一般我们的光耦中用的是光敏三极管光敏三极管剖面图（a）光敏三极管传统等效电路（b）像光电二极管一样实现光----电转换外，还能放大光电流。有NPN和PNP型之分。ecc(+)e(–)3DU5C外型符号IC=（1+）IB=100~1000如3DU5C：最高工作电压30V暗电流0.2A光电流3mA(1000lx下)峰值波长900nm有3AU、3DU系列1.输入参数。即LED的参数+–ce2.输出参数。与光电管同，其中：（1）光电流指输入一定电流（10mA），输出接一定负载（约500）和一定电压（10V）时输出端产生的电流。（2）饱和压降指输入一定电流（20mA），输出接一定电压（10V）,调节负载使输出达一定值(2mA)时时输出端的电压(通常为0.3V)。+–ce3.传输参数（1）电流比CTR指直流状态下，输出电流与输入电流之比。一般1。（2）隔离电阻RISO。指输入输出间绝缘电阻。（3）极间耐压UISO。指发光管光电管间的绝缘耐压，一般在500V以上。（4）脉冲上升时间和下降时间、输入输出的寄生电容以目前应用最广泛的发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器为例，其内部结构。+–ce光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，输入与输出在电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。光电耦合器的输入端是发光二极管，因此，它的输入特性可用发光二极管的伏安特性来表示，如图b；输出端是光敏三极管，因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性。基本工作特性(以光敏三极管为例)1、共模抑制比很高在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小(2pF以内)，而共模信号一般是变化缓慢的信号，此电容效应对其产生很高的阻抗，所以共模输入电压很不容易通过极问耦合电容，从而对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。2输出特性光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流𝐼𝐹下，光敏管所加偏置电压𝑉𝐶𝐸与输出电流𝐼𝐶之间的关系.𝐼𝐶=𝑓𝑉𝐶𝐸𝐼𝐹=常数当𝐼𝐹=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当𝐼𝐹0时，在一定的𝐼𝐹作用下，所对应的𝐼𝐶基本上与𝑉𝐶𝐸无关𝐼𝐶与𝐼𝐹之间的变化成线性关系，此时与三极管工作在放大区的特性相似，可以用晶体管特性图示仪测出光电耦合器的输出特性。光耦的D、C、E三根线分别对应三极管的B、C、E极。光耦电路图如图所示。1、组成开关电路该电路因𝑈𝑖为低电平时，开关不通，为高电平时导通，故为高电平导通状态。2、组成逻辑电路当A或B只要有一个为低电平时，B1或B2其中一个或两个将会截止，F=o；只有当输入逻辑电平A=1、B=l时，输出F=1，完成了“与”逻辑功能。还可以根据其它逻辑运算规律，组成“或门”、“与非门”、“非门”等逻辑电路。3、组成隔离耦合电路这是一个典型的交流耦合放大电路。𝑈𝑖输入的是交流信号，A2及其外围元件构成的是反相比例线性放大电路，适当选取发光回路限流电阻R1，使得B的电流传输比为一常数，即可保证该电路的线性放大作用。其他的还有用于接口电路、门厅照明灯自动控制电路等~带USB、串口、并口的三路光耦接口带光耦的接口端子1.计算机接口电路示意图计算机系统工业系统传感电路执行机构输入输出R1R2传输线功能：（1）双向数据实时传输；（2）隔离，防止现场干扰窜入计算机；（3）电平转换，适应计算机和工业系统执行机构要求。光纤耦合器（Coupler）又称分歧器（Splitter），是将实现光信号分路/合路的器件，属于无源光器件。在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到，与光纤连接器分列无源光器件中使用最多的。(1)按光路径分，可分为外光路光电耦合器（又称光电断续检测器）和内光路光电耦合器。外光路光电耦合器又分为透过型和反射型光电耦合器。(2)按封装形式分，可分为同轴型，双列直插型，TO封装型，扁平封装型，贴片封装型，以及光纤传输型等。(3)按传输信号分，可分为数字型光电耦合器（OC门输出型，图腾柱输出型及三态门电路输出型等）和线性光电耦合器（可分为低漂移型，高线性型，宽带型，单电源型，双电源型等）。(4)按速度分，可分为低速光电耦合器（光敏三极管、光电池等输出型）和高速光电耦合器（光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型）。(5)按通道分，可分为单通道，双通道和多通道光电耦合器。(6)按隔离特性分，可分为普通隔离光电耦合器（一般光学胶灌封低于5000V，空封低于2000V）和高压隔离光电耦合器（可分为10kV,20kV,30kV等）。(7)按工作电压分，可分为低电源电压型光电耦合器（一般5～15V）和高电源电压型光电耦合器（一般大于30V）。最常用的分类是按光耦的输出类型分：1.三极管输出类型的光耦；2.高速输出类型的光耦；3.逻辑IC输出类型的光耦；4.可控硅输出类型的光耦；5.继电器输出类型的光耦“光耦是由三部分组成”这种说法，就是“光的发射、光的接收及信号放大。”所有的光耦，不管是光继电器还是光可控硅，第一和第二部分都是一样的，就是“光的发射、光的接收”，区别在哪里?区别在第三部分“信号放大”，第三部分做成类似可控硅特性的半导体，那这个光耦就是光可控硅，做个简单的晶体管，那就是常用的普通光耦，做个耐高压的类似MOS管特性的半导体，这就是光继电器。〔1〕按输出结构分有三种：无基极引线光耦，有基极引线光耦，双三极管的达林顿光耦。其中无基极引线光耦是最基础的光耦，是最常用的光耦，也是用量最大的光耦，后面所有的光耦都是直接或者间接在它的基础上发展的。无基极引线光耦，有三种封装：DIP-4，SMD-4,HDIP-4,分别对应双列直插，贴片，宽脚。常用型号有PC817,TLP521-1,PS2501-1,LTV-817,K1010,EL817.组成的双光耦常用型号有PC827,TLP521-2,PS2501-2有基极引线光耦，DIP-6或SMD-6,常用型号有PC713,TLP631,4N35,K2010双三极管的达林顿光耦，DIP-4或SMD-4,常用型号有PC852,TLP627,PS2532-1,LTV-852,KP4010组成的双光耦常用型号有PC8D52,TLP627-2,PS2532-2,LTV852-2,KP4020〔2〕按输入电流分有两种：直流输入型，交流输入型。直流输入型就是上面介绍的三种光耦，输入是一个二极管，所以只有一个方向导通。交流输入型就是在原有一个输入二极管上再反向并联一个二极管。变成两个二极管。也就能双向导通。所谓交流即是如此。输出不变。交流输入，无基极引线光耦，DIP-4或SMD-4,常用型号有PC814,TLP620,PS2505-1,LTV-814,K3010交流输入,有基极引线光耦，DIP-6或SMD-6,常用型号有PC733H,TLP630,LTV-733,KP6010。光电耦合器按传输特性分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。常用的4N（如：4N254N264N354N36）系列光耦属于非线性光耦。线性光耦的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。常用的线性光耦是PC817A—C系列。开关电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦，有可能使振荡波形变坏，严重时出现寄生振荡，使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。由此产生的后果是对彩电，彩显，VCD，DCD等等，将在图像画面上产生干扰。同时电源带负载能力下降。在彩电，显示器等开关电源维修中如果光耦损坏，一定要用线性光耦代换。TOSHIBA东芝是日本最大的半导体制造商，亦是第二大综合电机制造商，隶属于三井集团旗下。Sharp夏普公司日本电器及电子公司，是一个大型的综合性电子信息公司。AVAGO安华高科技公司是一家模拟半导体设备的供应商,原是美国惠普一个分支。Renesas瑞萨科技由日立公司与三菱电机公司的半导体业务合并组的RenesasTechnologyFairchild仙童公司是由美国企业家和发明家谢尔曼·费尔柴尔德（S.Fairchild）于1920年创办的半导体公司松下Panasonic由日本松下电器产业株式会社自1918年松下幸之助创立建兴光科技有限公司专注于光驱产业，1999年3月从源兴科技股份有限公司独立出来成为建兴电子股份有限公司。ISOCOM公司是具有30年的专业光耦制造经验，是英国光耦制造专家。小批量采购1、小批量采购原因多样化，采购渠道多样化2、工程师对小批量采购的技术支持需求增加3、小批量采购网站的易用性和参考资料受欢迎4、更多的工程师开始使用网络结算通道5、对目录分销商的认知度在提升，使用的人在增加添加文本样机开发（71.6%）和小批量生产模式（28.4%）仍然是2011年小批量采购的主要原因，但原有物料替换试样（18%）和科学研究（13.1%）引起的小批量采购表现较活跃，这两项是2011调查新增的选项。此外，小批量采购的原因还包括产品维修（9.9%）和量产物料不足（9%）。现货市场/贸易商（50.2%）是小批量采购的主要渠道，目录分销商（17.6%）、授权分销商（14.0%）、B2B网站（13.2%）前景不容忽视。现货市场质量无保障，但价格低；目录分销商产品种类全，质量有保障，但价格高；授权分销商技术支持力量强；B2B网站购物便捷，可见小批量采购正在趋向更加多样化的采购渠道。质量（37.8%）和技术支持（22.8%）是工程师最看重的小批量采购服务能力。与2010调查数据比较，最大变化就是技术支持从2010年调查的14.8%上升到了2011年调查的22.8%，说明工程师对小批量采购技术支持的需求大幅增加，工程师开始重视小批量采购的技术支持。国内，电子元器件产量仍在持续增长但增速较上年同期有回落。电子器件行业产品中，1-8月生产发光二极管(LED)569.5亿只，增长32.7%；电子元件产品中，1-8月半导体分立器件累计产量为2368.04亿只，同比增长13.68%，比2010年同期增速下降22.54个百分点。全球，11年3季度电子行业营收同比增长24.8%，环比增速2-3%。11年11月18日研究报