如何巧妙地進(jìn)行光電耦合器設(shè)計(jì)？

光電耦合器在電子電路設(shè)計(jì)中是一種必不可少的器件，其能夠?qū)⒐饽芘c電能進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到對(duì)電能進(jìn)行自由掌控的目的。并且隨著現(xiàn)代電源設(shè)備的多樣化發(fā)展，光電耦合器的應(yīng)用場(chǎng)合也越來越廣泛。在接下來的內(nèi)容中，小編將為大家介紹光電耦合器在日常設(shè)計(jì)中的一些使用常識(shí)，快來看看吧。

1、光電耦合器的品種和類型繁多，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要根據(jù)不同的電路選擇不同類型的光電耦合器。例如，輸入部分有兩個(gè)“背對(duì)背”發(fā)光二極管的光電耦合器，適合應(yīng)用于交流輸入的場(chǎng)合；采用達(dá)林頓輸出結(jié)構(gòu)的光電耦合器，適合應(yīng)用于輸出較大電流的場(chǎng)合；輸出由光觸發(fā)雙向晶閘管組成的光電耦合器，適合用來驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。

2、光電耦合器的封裝形式與內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電路功能完全是兩回事。外形相同的光電耦合器，功能可能完全不同；功能相同的電路也可以用不同的封裝。所以選用或代換光電耦合器時(shí)，只能以它的型號(hào)為根據(jù)。另外，光電耦合器直接用于隔離傳輸模擬量時(shí)，必須要考慮它的輸出端非線性問題。用于隔離傳輸數(shù)字量時(shí)，要考慮它的響應(yīng)速度問題。如果對(duì)輸出有功率要求，還得考慮功率接口設(shè)計(jì)問題。

3、光電耦合器就輸出特性而言，有非線性（數(shù)字型）光電耦合器和線性（模擬型）光電耦合器兩種。非線性光電耦合器的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類產(chǎn)品適合于開關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合于傳輸模擬量。線性光電耦合器的電流傳輸特性曲線接近直線，并且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。彩電、顯示器等的開關(guān)電源中常用的光電耦合器為線性產(chǎn)品，如果換成非線性產(chǎn)品，就有可能使振蕩波形變壞，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)寄生振蕩，對(duì)圖像畫面等產(chǎn)生干擾，同時(shí)使電源帶負(fù)載能力下降。因此，在維修家電產(chǎn)品的開關(guān)電源時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)光電耦合器損壞，一定記著要用線性光電耦合器去代換。

常用的4腳線性光電耦合器有PC817A～C、PC111、TLP521等，6腳線性光電耦合器有LP632、TLP532、PC614、PC714、PS2031等。電子愛好者非常熟悉的4N××系列（如4N25、4N26、4N35、4N36等）光電耦合器，主要用于傳輸數(shù)字信號(hào)（高、低電平），屬于非線性光電耦合器，其線性度差，是不適合用于開關(guān)電源中的。

4、光電耦合器“隔離”作用的建立需要滿足一定的外部條件：首先，在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源，若兩端共用一個(gè)電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義；其次，當(dāng)用光電耦合器來隔離輸入、輸出通道時(shí)，必須對(duì)所有的信號(hào)（包括數(shù)位量信號(hào)、控制量信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)）全部隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯(lián)系，否則這種隔離也是沒有意義的。

5、光電耦合器的輸入端引腳都是設(shè)計(jì)在封裝的某一邊上的，而輸出端引腳則是封裝在相對(duì)的另外一邊上的。這種結(jié)構(gòu)可保證前后級(jí)間絕緣電阻高達(dá)109～1013歐姆，并有利于增加隔離電壓的最大可能值，方便電路的安裝。但在多通道光電耦合器中，盡管各輸入端與輸出端之間的隔離電壓值較高（一般≥1.5kV），但是在相鄰?fù)ǖ乐g所出現(xiàn)的電位差卻絕對(duì)不允許超過500V。另外，光電耦合器的輸入端發(fā)光源多為紅外發(fā)光二極管，它的反向擊穿電壓一般都很低，有的僅3V，在使用時(shí)必須注意輸入端不能接反。為了防止紅外發(fā)光二極管因反壓過高而擊穿，可在其輸入端反向并聯(lián)上一個(gè)保護(hù)二極管。

6、通常單通道光敏三極管型光電耦合器多是密封在一個(gè)6引腳的封裝之內(nèi)，光敏三極管的基極被引到封裝的外面以備使用。在平常使用中，基極是開路不用的。若將基極引腳與發(fā)射極引腳短接，便可將光敏三極管轉(zhuǎn)換成為光敏二極管，在這種情況下，雖然使光電耦合器的電流傳輸比下降，但卻能夠使響應(yīng)時(shí)間加快。

7、在業(yè)余電子制作或家電維修時(shí)，如果手頭一時(shí)找不到合適的光電耦合器，取一只3mm高亮度發(fā)光二極管和一只2mm的3DU型硅光敏三極管，用電工絕緣黑膠布將它們的發(fā)光面和受光面正對(duì)著卷起來，然后裝入一段約6mm×20mm的黑色硬塑管內(nèi)，兩端用黑色環(huán)氧樹脂封固即成。需要指出的是：在選用發(fā)光二極管和光敏三極管時(shí)，必須使兩者的光譜特性（尤其是峰值波長(zhǎng)）盡量保持一致，否則會(huì)影響光電耦合器的效果。光敏三極管根據(jù)需要也可以選用光敏二極管或光敏電阻器等光敏器件。這種自制光電耦合器成本不足2元，其主要特性參數(shù)可參考所選用的兩只管子的特性。

8、常見的光電耦合器是把發(fā)光器件和光敏器件對(duì)置封裝在一起，屬于內(nèi)光路光電耦合器，用它可完成電信號(hào)的耦合和傳遞。前面所介紹的光電耦合器均屬于內(nèi)光路光電耦合器。

除此以外，還有一類專門用于測(cè)量物體的有無、個(gè)數(shù)和移動(dòng)距離等的光傳感器（也稱光電開關(guān)或光電斷續(xù)檢測(cè)器），它分為遮光式（對(duì)射型）和反光式（反射型）兩種，由于這類光傳感器也具有光耦合特點(diǎn)，并且它的光路在器件外面，所以將這類器件統(tǒng)稱為外光路光電耦合器。

外光路光電耦合器的輸入端與輸出端多數(shù)也采用相互隔離的結(jié)構(gòu)，即發(fā)光器件和光敏器件相互獨(dú)立，保持電氣絕緣。但也有一些產(chǎn)品采用非隔離式，即發(fā)光器件和光敏器件為共地。外光路光電耦合器的缺點(diǎn)是容易受到外界光線的干擾，尤其是在較強(qiáng)的環(huán)境光線下使用，其檢測(cè)功能可能喪失。

9、焊接普通光電耦合器一般用20W左右的小功率電烙鐵，烙鐵頭最好銼成窄小斜面，以求焊點(diǎn)位置準(zhǔn)確。焊接時(shí)間不宜過長(zhǎng)，防止?fàn)C壞器件本身或線路板。

以上，就是光電耦合器在日常設(shè)計(jì)使用過程中需要注意，或者很容易被忽略的一些使用要點(diǎn)。對(duì)于電源新手來說，在正式接觸使用光電耦合器設(shè)計(jì)之前，不妨花上幾分鐘來閱讀本文，相信會(huì)對(duì)之后的學(xué)習(xí)起到非常大的作用。如果讀者掌握了一定的基礎(chǔ)，那么本文將會(huì)是一篇較為優(yōu)秀的資料文章。