光隔離器的工作原理及其應(yīng)用

光隔離器也稱為光隔離器或光耦合器，它是一種通過(guò)使用光將電信號(hào)或電壓從一個(gè)電路傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電路的裝置，同時(shí)它將兩個(gè)電路彼此隔離。它可以通過(guò)隔離過(guò)壓信號(hào)來(lái)防止高電壓或快速變化的電壓損壞組件。光隔離器可以承受高達(dá)10KV的輸入至輸出電壓和高達(dá)10KV的瞬變電壓。

為什么需要光隔離器

大多數(shù)機(jī)器控制設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)噪聲，這些噪聲可能會(huì)導(dǎo)致故障，借助光耦合器，我們可以將這種噪聲隔離在輸入信號(hào)中。大多數(shù)光隔離器用于防止電路一側(cè)的高壓或快速變化的電壓損壞元件或使另一側(cè)的傳輸失真。

光隔離器工作原理

光隔離器所需的兩個(gè)主要重要元件是光發(fā)射器和光檢測(cè)器。光隔離器有一個(gè)光源，它幾乎總是一個(gè)近紅外發(fā)光二極管，可以將電輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為光。光電傳感器和光通道可以檢測(cè)光并可以直接產(chǎn)生電能，也可以調(diào)制從外部電源流出的電流。使用的傳感器可以是光敏電阻、光電二極管或光電晶體管。LED可以感應(yīng)光，也可以發(fā)光。光電二極管光隔離器用于光電耦合固態(tài)繼電器，用于驅(qū)動(dòng)電源開(kāi)關(guān)。光源和傳感器存在于開(kāi)槽光學(xué)開(kāi)關(guān)中，其光通道是開(kāi)放的，這允許外部物體調(diào)制光，從而阻礙光的路徑或?qū)⒐夥瓷涞絺鞲衅髦小?/p>

光隔離器的類型

光電二極管光隔離器

這些類型的光隔離器使用LED作為光源，使用硅光電二極管作為傳感器。通過(guò)使用外部電壓源，光電二極管反向偏置，入射光增加流過(guò)二極管的反向電流。二極管本身不會(huì)產(chǎn)生能量，它會(huì)調(diào)節(jié)來(lái)自外部源的能量流。這種操作模式稱為光導(dǎo)模式。在沒(méi)有外部偏置的情況下，二極管通過(guò)將其端子充電至高達(dá)0.7V的電壓，將光能轉(zhuǎn)換為電能。能量是在外部高阻抗路徑的幫助下產(chǎn)生的。這些類型的光隔離器可用于連接模擬信號(hào)。

光電晶體管光隔離器

光電晶體管比光電二極管慢，它是最早的類型，而且速度不快。為了達(dá)到光電晶體管的最大速度，必須對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠煤图虞d。使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為傳感器的光電隔離器很少見(jiàn)，光電FET的導(dǎo)通不會(huì)在輸出電路中注入開(kāi)關(guān)電荷，并且在采樣和保持電路中很有用。

雙向光隔離器

上述光隔離器是單向的。它們都是單向的，因?yàn)楣馔ǖ朗冀K單向工作，從光源到傳感器。但是LED能夠檢測(cè)入射光。這使得從一對(duì)LED構(gòu)建雙向光隔離器成為可能。最簡(jiǎn)單的雙向光隔離器是一對(duì)LED面對(duì)面放置，并用熱縮管固定在一起，兩個(gè)LED之間的間隙可以用玻璃纖維插入物延長(zhǎng)。

光隔離器的優(yōu)點(diǎn)

1.電氣隔離以保護(hù)控制電路

2.寬帶信號(hào)傳輸是可能的

3.邏輯電路接口簡(jiǎn)單

4.它在較低頻率下提供非常好的響應(yīng)

5.由于單向信號(hào)傳輸，輸出側(cè)的噪聲不會(huì)得到耦合到輸入側(cè)

6.它們緊湊且更便宜

光隔離器的缺點(diǎn)有哪些

1.有機(jī)會(huì)對(duì)高功率信號(hào)進(jìn)行信號(hào)耦合

2.高頻響應(yīng)較差

光隔離器的應(yīng)用

它可用于將低功率電路與高功率電路隔離，同時(shí)控制信號(hào)從控制電路耦合到高功率電路。此類應(yīng)用的示例包括高功率斬波器和逆變器，以及用于直流電機(jī)速度控制的交流到直流轉(zhuǎn)換器。光隔離器能夠耦合基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以便為連接在DC-DC斬波器中的晶體管供電。




審核編輯：劉清