光耦簡介及常見型號

1、常用光耦簡介及常見型號    光電耦合器（簡稱光耦）是開關電源電路中常用的器件。光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。常用的4n系列光耦屬于非線性光耦常用的線性光耦是pc817ac系列。非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于弄開關信號的傳輸，不適合于傳輸模擬量。線性光耦的電流傳輸手特性曲線接進直線，并且小信號時性能較好，能以線性特性進行隔離控制。開關電源中常用的光耦是線性光耦。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴重時出現寄生振蕩，使數千赫的振蕩頻率被數十到數百赫的低頻振蕩依次為號調制。由此產生的后果是對彩電，彩顯，vcd，

2、dcd等等，將在圖像畫面上產生干擾。同時電源帶負載能力下降。在彩電，顯示器等開關電源維修中如果光耦損壞，一定要用線性光耦代換。常用的4腳線性光耦有pc817a-c。pc111 tlp521等常用的六腳線性光耦有：tlp632 tlp532 pc614 pc714 ps2031等。常用的4n25 4n26 4n35 4n36是不適合用于開關電源中的，因為這4種光耦均屬于非線性光耦。經查大量資料后，以下是目前市場上常見的高速光藕型號：100k bit/s:6n138、6n139、ps87031m bit/s:6n135、6n136、cnw135、cnw136、ps8601、ps8602、ps870

3、1、ps9613、ps9713、cnw4502、hcpl-2503、hcpl-4502、hcpl-2530（雙路）、hcpl-2531（雙路）10m bit/s:6n137、ps9614、ps9714、ps9611、ps9715、hcpl-2601、hcpl-2611、hcpl-2630（雙路）、hcpl2631（雙路）光耦合器的增益被稱為晶體管輸出器件的電流傳輸比 (ctr)，其定義是光電晶體管集電極電流與led正向電流的比率(ice/if)。光電晶體管集電極電流與vce有關，即集電極和發(fā)射極之間的電壓?？煽毓栊凸怦钸€有一種光耦是可控硅型光耦。例如：moc3063、il420；它們的主要指標

4、是負載能力；例如：moc3063的負載能力是100ma；il420是300ma；光耦的部分型號型號規(guī)格 性能說明 4n25 晶體管輸出 4n25mc 晶體管輸出 4n26 晶體管輸出 4n27 晶體管輸出 4n28 晶體管輸出 4n29 達林頓輸出 4n30 達林頓輸出 4n31 達林頓輸出 4n32 達林頓輸出 4n33 達林頓輸出 4n33mc 達林頓輸出 4n35 達林頓輸出 4n36 晶體管輸出 4n37 晶體管輸出 4n38 晶體管輸出 4n39 可控硅輸出 6n135 高速光耦晶體管輸出 6n136 高速光耦晶體管輸出 6n137 高速光耦晶體管輸出 6n138 達林頓輸出 6n1

5、39 達林頓輸出 moc3020 可控硅驅動輸出 moc3021 可控硅驅動輸出 moc3023 可控硅驅動輸出 moc3030 可控硅驅動輸出 moc3040 過零觸發(fā)可控硅輸出 moc3041 過零觸發(fā)可控硅輸出 moc3061 過零觸發(fā)可控硅輸出 moc3081 過零觸發(fā)可控硅輸出 tlp521-1 單光耦 tlp521-2 雙光耦 tlp521-4 四光耦 tlp621 四光耦 til113 達林頓輸出 til117 ttl邏輯輸出 pc814 單光耦 pc817 單光耦 h11a2 晶體管輸出 h11d1 高壓晶體管輸出 h11g2 電阻達林頓輸什么是光耦？光耦全稱是光耦合器，英文名

6、字是：optical coupler，英文縮寫為oc，亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦的結構是什么樣的？光耦隔離就是采用光耦合器進行隔離，光耦合器的結構相當于把發(fā)光二極管和光敏(三極)管封裝在一起。為什么要使用光耦？發(fā)光二極管把輸入的電信號轉換為光信號傳給光敏管轉換為電信號輸出，由于沒有直接的電氣連接，這樣既耦合傳輸了信號，又有隔離干擾的作用。光耦愛壞嗎？只要光耦合器質量好，電路參數設計合理，一般故障少見。如果系統(tǒng)中出現異常，使輸入、輸出兩側的電位差超過光耦合器所能承受的電壓，就會使之被擊穿損壞。光耦的參數都有哪些？是什么含義？1、ctr：電流傳輸比2、isolation voltage：隔離電

7、壓3、collector-emitter voltage：集電極發(fā)射極電壓ctr：發(fā)光管的電流和光敏三極管的電流比的最小值隔離電壓：發(fā)光管和光敏三極管的隔離電壓的最小值集電極發(fā)射極電壓：集電極發(fā)射極之間的耐壓值的最小值光耦什么時候導通？什么時候截至？關于tlp521-1的光耦的導通的試驗報告 要求：3.5v24v 認為是高電平，0v1.5v認為是低電平思路：1、0v1.5v認為是低電平，利用串接一個二極管1n4001的壓降0.7v+光耦的led的壓降，吃掉1.4v左右；2、24v是最高電壓，不能在最高電壓的時候，光耦通過的電流太大；所以選用2k的電阻；光耦工作在大概10ma的電流，可以保證穩(wěn)定

8、可靠工作n年以上；3、3.5v以上是高電平，為了盡快進入光敏三極管的飽和區(qū)，要把光耦的光敏三極管的上拉電阻加大；因此選用10k；同時要考慮到ctr最小為50；電路：1、發(fā)光管端：實驗室電源（024v）->2k->1n4001->tlp521-1(1)->tlp521-1(2)-gnd12、光敏三極管：實驗室電源（dc5v）->10k->tlp521-1(4)->tlp521-1(3)-gnd23、萬用表直流電壓擋20v萬用表+   -> tlp521-1(4)萬用表-   -> tlp521-1(3)

9、試驗結果輸入電源     萬用表電壓(v)1.3v     51.5v     4.81.7v     4.411.9v     3.582.1v     2.942.3v     1.82.5v     0.582.7v     0.22

10、.9v     0.193.1v     0.173.3v     0.163.5v     0.165v       0.1324v      0.06思考題：光耦的ctr（電流傳輸比）是什么含義？思考題：1、光耦的ctr（電流傳輸比）是什么含義？2、ctr與上拉電阻和光耦的光敏三極管之間與飽和導通或者截至之間的關系；參考資料

11、：tlp521-1的ctr為50（最小值）；tlp521-1的長相tlp521-1的長相線性光耦原理與電路設計 【轉】線性光耦原理與電路設計來源：21ic中國電子網   作者：佚名1. 線形光耦介紹光隔離是一種很常用的信號隔離形式。常用光耦器件及其外圍電路組成。由于光耦電路簡單,在數字隔離電路或數據傳輸電路中常常用到,如uart協(xié)議的20ma電流環(huán)。對于模擬信號,光耦因為輸入輸出的線形較差,并且隨溫度變化較大,限制了其在模擬信號隔離的應用。對于高頻交流模擬信號,變壓器隔離是最常見的選擇,但對于支流信號卻不適用。一些廠家提供隔離放大器作為模擬信號隔離的解決方案,如adi的ad

12、202,能夠提供從直流到幾k的頻率內提供0.025%的線性度,但這種隔離器件內部先進行電壓-頻率轉換,對產生的交流信號進行變壓器隔離,然后進行頻率-電壓轉換得到隔離效果。集成的隔離放大器內部電路復雜,體積大,成本高,不適合大規(guī)模應用。模擬信號隔離的一個比較好的選擇是使用線形光耦。線性光耦的隔離原理與普通光耦沒有差別,只是將普通光耦的單發(fā)單收模式稍加改變,增加一個用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣,雖然兩個光接受電路都是非線性的,但兩個光接受電路的非線性特性都是一樣的,這樣,就可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性,從而達到實現線性隔離的目的。市場上的線性光耦有幾中可選擇的芯片,如agi

13、lent公司的hcnr200/201,ti子公司toas的til300,clare的loc111等。這里以hcnr200/201為例介紹2. 芯片介紹與原理說明hcnr200/201的內部框圖如下所示其中1、2引作為隔離信號的輸入,3、4引腳用于反饋,5、6引腳用于輸出。1、2引腳之間的電流記作if,3、4引腳之間和5、6引腳之間的電流分別記作ipd1和ipd2。輸入信號經過電壓-電流轉化,電壓的變化體現在電流if上,ipd1和ipd2基本與if成線性關系,線性系數分別記為k1和k2,即k1與k2一般很?。╤cnr200是0.50%）,并且隨溫度變化較大（hcnr200的變化范圍在0.25%到

14、0.75%之間）,但芯片的設計使得k1和k2相等。在后面可以看到,在合理的外圍電路設計中,真正影響輸出/輸入比值的是二者的比值k3,線性光耦正利用這種特性才能達到滿意的線性度的。hcnr200和hcnr201的內部結構完全相同,差別在于一些指標上。相對于hcnr200,hcnr201提供更高的線性度。采用hcnr200/201進行隔離的一些指標如下所示：* 線性度：hcnr200：0.25%,hcnr201：0.05%;* 線性系數k3：hcnr200：15%,hcnr201：5%;* 溫度系數： -65ppm/oc;* 隔離電壓：1414v;* 信號帶寬：直流到大于1mhz。從上面可以看出,

15、和普通光耦一樣,線性光耦真正隔離的是電流,要想真正隔離電壓,需要在輸出和輸出處增加運算放大器等輔助電路。下面對hcnr200/201的典型電路進行分析,對電路中如何實現反饋以及電流-電壓、電壓-電流轉換進行推導與說明。3. 典型電路分析agilent公司的hcnr200/201的手冊上給出了多種實用電路,其中較為典型的一種如下圖所示：圖2設輸入端電壓為vin,輸出端電壓為vout,光耦保證的兩個電流傳遞系數分別為k1、k2,顯然,和之間的關系取決于和之間的關系。將前級運放的電路提出來看,如下圖所示：設運放負端的電壓為,運放輸出端的電壓為,在運放不飽和的情況下二者滿足下面的關系：vo=voo-g

16、vi   (1)其中是在運放輸入差模為0時的輸出電壓,g為運放的增益,一般比較大。忽略運放負端的輸入電流,可以認為通過r1的電流為ip1,根據r1的歐姆定律得：通過r3兩端的電流為if,根據歐姆定律得：其中,為光耦2腳的電壓,考慮到led導通時的電壓（）基本不變,這里的作為常數對待。根據光耦的特性,即     k1=ip1/if   (4)將和的表達式代入上式,可得：     上式經變形可得到：將的表達式代入（3）式可得：考慮到g特別大,則可以做以下近似：這樣,輸出與輸入電壓

17、的關系如下：可見,在上述電路中,輸出和輸入成正比,并且比例系數只由k3和r1、r2確定。一般選r1=r2,達到只隔離不放大的目的。4. 輔助電路與參數確定上面的推導都是假定所有電路都是工作在線性范圍內的,要想做到這一點需要對運放進行合理選型,并且確定電阻的阻值。4.1 運放選型運放可以是單電源供電或正負電源供電,上面給出的是單電源供電的例子。為了能使輸入范圍能夠從0到vcc,需要運放能夠滿擺幅工作,另外,運放的工作速度、壓擺率不會影響整個電路的性能。ti公司的lmv321單運放電路能夠滿足以上要求,可以作為hcnr200/201的外圍電路。4.2 阻值確定電阻的選型需要考慮運放的線性范圍和線性

18、光耦的最大工作電流ifmax。k1已知的情況下,ifmax又確定了ipd1的最大值ipd1max,這樣,由于vo的范圍最小可以為0,這樣,由于考慮到ifmax大有利于能量的傳輸,這樣,一般取另外,由于工作在深度負反饋狀態(tài)的運放滿足虛短特性,因此,考慮ipd1的限制,這樣,r2的確定可以根據所需要的放大倍數確定,例如如果不需要方法,只需將r2=r1即可。另外由于光耦會產生一些高頻的噪聲,通常在r2處并聯(lián)電容,構成低通濾波器,具體電容的值由輸入頻率以及噪聲頻率確定。4.3 參數確定實例假設確定vcc=5v,輸入在0-4v之間,輸出等于輸入,采用lmv321運放芯片以及上面電路,下面給出參數確定的過

19、程。* 確定ifmax：hcnr200/201的手冊上推薦器件工作的25ma左右;* 確定r3：r3=5v/25ma=200;* 確定r1：;* 確定r2：r2=r1=32k。5. 總結本文給出了線性光耦的簡單介紹以及電路設計、參數選擇等使用中的注意事項與參考設計,并對電路的設計方法給出相應的推導與解釋,供廣大電子工程師參考。在通訊電路設計中，光耦是經常見到的；tlp521-1可以用到960019200；限流電阻是1k；上拉電阻是1k；6n137可以到10m；但是6n137需要按照datasheet來接它的外部電路才能達到10m的速度；6n137的內部和典型電路6n137的內部結構還有一種特殊

20、的光耦，內部有2個發(fā)光管那么，di+和di-互換就無所謂了；常見之高速光藕型號常見之高速光藕型號zt經查大量資料后，總結出目前市場上常見之高速光藕型號供大家選擇： 100k bit/s: 6n138、6n139、ps8703 1m bit/s: 6n135、6n136、cnw135、cnw136、ps8601、ps8602、ps8701、ps9613、ps9713、cnw4502、hcpl-2503、hcpl-4502、hcpl-2530（雙路）、hcpl-2531（雙路） 10m bit/s: 6n137、ps9614、ps9714、ps9611、ps9715、hcpl-2601、hcpl-

21、2611、hcpl-2630（雙路）、hcpl2631（雙路） 另外，臺灣cosmo公司的kp7010在rl選值為300歐左右時，我根據其數據手冊所載數值計算，速率可達100kbit/s，且為6腳封裝，比同級的6n138、6n139小巧，價格也較低。ctr的定義光耦合器的增益被稱為晶體管輸出器件的電流傳輸比 (ctr)，其定義是光電晶體管集電極電流與led正向電流的比率(ice/if)。光電晶體管集電極電流與vce有關，即集電極和發(fā)射極之間的電壓?？煽毓栊凸怦钸€有一種光耦是可控硅型光耦。例如：moc3063、il420；它們的主要指標是負載能力；例如：moc3063的負載能力是100ma；il

22、420是300ma；光耦的部分型號產品名稱型號規(guī)格性能說明光電耦合4n25晶體管輸出4n25mc晶體管輸出4n26晶體管輸出4n27晶體管輸出4n28晶體管輸出4n29達林頓輸出4n30達林頓輸出4n31達林頓輸出4n32達林頓輸出4n33達林頓輸出4n33mc達林頓輸出4n35達林頓輸出4n36晶體管輸出4n37晶體管輸出4n38晶體管輸出4n39可控硅輸出6n135高速光耦晶體管輸出6n136高速光耦晶體管輸出6n137高速光耦晶體管輸出6n138達林頓輸出6n139達林頓輸出moc3020可控硅驅動輸出moc3021可控硅驅動輸出moc3023可控硅驅動輸出moc3030可控硅驅動輸出m

23、oc3040過零觸發(fā)可控硅輸出moc3041過零觸發(fā)可控硅輸出moc3061過零觸發(fā)可控硅輸出moc3081過零觸發(fā)可控硅輸出tlp521-1單光耦tlp521-2雙光耦tlp521-4四光耦tlp621四光耦til113達林頓輸出til117ttl邏輯輸出pc814單光耦pc817單光耦h11a2晶體管輸出h11d1高壓晶體管輸出h11g2電阻達林頓輸出 光耦合器的技術特性與應用 錄入人: 發(fā)布日期:2007-7-31 來自:變頻器網 瀏覽273次 1.概述 光耦合器（optical coupler，英文縮寫為oc）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號

24、有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發(fā)光二極管（led），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電光電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的

25、接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。 光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產新型器件，現已廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(ssr)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。十幾年來，新型光耦合器不斷涌現，滿足了各種光控制的要

26、求。其應用范圍已擴展到計測儀器，精密儀器，工業(yè)用電子儀器，計算機及其外部設備、通信機、信號機和道路情報系統(tǒng)，電力機械等領域。這里側重介紹該器件的工作特性，驅動和輸出電路及部分實際應用電路。近年來問世的線性光耦合器能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或模擬電流信號，使其應用領域大為拓寬。下面分別介紹光耦合器的工作原理及檢測方法。2. 光耦合器的性能及類型 用于傳遞模擬信號的光耦合器的發(fā)光器件為二極管、光接收器為光敏三極管。當有電流通過發(fā)光二極管時，便形成一個光源，該光源照射到光敏三極管表面上，使光敏三極管產生集電極電流，該電流的大小與光照的強弱，亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。由于光耦合器的輸入端和

27、輸出端之間通過光信號來傳輸，因而兩部分之間在電氣上完全隔離，沒有電信號的反饋和干擾，故性能穩(wěn)定，抗干擾能力強。發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容小（2pf左右）、耐壓高(2.5kv左右)，故共模抑制比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外，因其輸入電阻?。s10），對高內阻源的噪聲相當于被短接。因此，由光耦合器構成的模擬信號隔離電路具有優(yōu)良的電氣性能。 事實上，光耦合器是一種由光電流控制的電流轉移器件，其輸出特性與普通雙極型晶體管的輸出特性相似，因而可以將其作為普通放大器直接構成模擬放大電路，并且輸入與輸出間可實現電隔離。然而，這類放大電路的工作穩(wěn)定性較差，無實用價值。究

28、其原因主要有兩點：一是光耦合器的線性工作范圍較窄，且隨溫度變化而變化；二是光耦合器共發(fā)射極電流傳輸系數和集電極反向飽和電流icbo(即暗電流)受溫度變化的影響明顯。因此，在實際應用中，除應選用線性范圍寬、線性度高的光耦合器來實現模擬信號隔離外，還必須在電路上采取有效措施，盡量消除溫度變化對放大電路工作狀態(tài)的影響。 從光耦合器的轉移特性與溫度的關系可以看出，若使光耦合器構成的模擬隔離電路穩(wěn)定實用，則應盡量消除暗電流（icbo）的影響，以提高線性度，做到靜態(tài)工作點ifq隨溫度的變化而自動調整，以使輸出信號保持對稱性，使輸入信號的動態(tài)范圍隨溫度變化而自動變化，以抵消值隨溫度變化的影響，保證電路工作狀

29、態(tài)的穩(wěn)定性。 2.1光耦合器的類型光耦合器有管式、雙列直插式和光導纖維式等封培育形式，其種類達數十種。光耦合器的種類達數十種，主要有通用型（又分無基極引線和基極引線兩種）、達林頓型、施密特型、高速型、光集成電路、光纖維、光敏晶閘管型（又分單向晶閘管、雙向晶閘管）、光敏場效應管型。此外還有雙通道式（內部有兩套對管）、高增益型、交-直流輸入型等等。國外生產廠家有英國isocom公司等，國內廠家的蘇州半導體總廠等。2.2線性光耦合器的產品分類線性光耦合器的典型產品及主要參數見表1，這些光耦均以光敏三極管作為接收管表1典型線性光耦合器的主要參數產品型號 ctr/% v（br）ce0/v 生產廠 封裝型

30、式pc816a 80160 70 sharp dzp-4基極未引出pc817a 80160 35 sharp sfh610a-2 63125 70 simens nec2501-h 80160 40 nec cny17-2 63125 70 motoroln dzp-4基極未引出cny17-3 100200 70 simens sfh600-1 63125 70 simens sfh600-2 100200 70 simens cny75ga 63125 90 temic dzp-4基極未引出cny75gb 100200 90 temic moc8101 5080 30 motoroln mo

31、c8102 73117 30 motoroln 3.光耦合器的技術參數光耦合器的技術參數主要有發(fā)光二極管正向壓降vf、正向電流if、電流傳輸比ctr、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓v(br)ceo、集電極-發(fā)射極飽和壓降vce(sat)。此外，在傳輸數字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數。最重要的參數是電流放大系數傳輸比ctr（curremt-trrasfer ratio）。通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恒定時，它等于直流輸出電流ic與直流輸入電流if的百分比。當接收管的電流放大系數hfe為常數時，它等于輸出電流ic之比，通常用百分

32、數來表示。有公式：ctr=ic/ if×100% 采用一只光敏三極管的光耦合器，ctr的范圍大多為20%30%（如4n35），而pc817則為80%160%，達林頓型光耦合器（如4n30）可達100%500%。這表明欲獲得同樣的輸出電流，后者只需較小的輸入電流。因此，ctr參數與晶體管的hfe有某種相似之處。普通光耦合器的ctr-if特性曲線呈非線性，在if較小時的非線性失真尤為嚴重，因此它不適合傳輸模擬信號。線性光耦合器的ctr-if特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號時，其交流電流傳輸比(ctric/if)很接近于直流電流傳輸比ctr值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號，能使輸