代换光电耦合器应注意的问题-盛世时代

来源：盛世时代 时间：2017-05-06
    笔者曾在检修一台单片机用的开关电源时，查实为光电耦合器4N25损坏，由于手头没有4N25，便用PC505代用，结果还是没有输出，检查其他所有元件均未发现异常。换上去的PC505是从正常使用的电话总机取下的，性能良好，但始终无输出，最后还是设法找了一只4N25换上后，一切正常。
    为什么会这样？后来查阅资料发现，光电耦合器有许多种形式，主要有以下几种：
    一、二极管一二极管型光电耦合器其发光体是发光二极管，受光体是光敏二极管，特点是输入阻抗低，传输数字（脉冲）信号时，一次侧的差模干扰不足以使传输的0／1逻辑改变，因而具有很高的抗干扰能力。常见的型号有CN3301、CD260、GD213等。　　特点是速度较快，缺点是传输灵敏度低，需要较大的驱动功率，适宜传输数字信号。
    二、二极管-三极管型光电耦合器该类型光耦器特点是传输比大、灵敏度高，常用的型号有GD318、4N25，一个到四个一起封装的（TLP521-1）～（TLP521-4）等。有些有基极引出脚，如4N25，可给使用带来一定的灵活性。
    三、三极管-达林顿管型光电耦合器该类型光耦器灵敏度极高，输出易饱和，适于传输数字信号。该类型主要型号有4N29～4N33、4N38、4N45、4N46、PC505、PC515、TLP570等，高压型的有PC525和PC725，其中PC725的VCE可达300V。
    四、二极管-TTL逻辑电路光电耦合器该类光耦器的光敏元件是包含在反相器中的光敏：二极管，它是所有光耦器中速度最快的，传输时间约在100m左右。常用型号有6N137等。
    五、交流输入二极管-晶体管光电耦合器这种光耦器的输入端接有正反两只发光二极管，因而可传输交流信号，常用于对交流电源的掉电检测等，常用型号为PC733等。
    六、二极管一可控硅光电耦合器这种光耦器的输出侧是～只光敏可控硅，一旦导通，即使去掉输入端的控制信号，可控硅也不会关断，除非在可控硅两端加反向电压，常用型号有TLP5051L、TL1510、TL1514、TLP545、TLP64等。
    笔者在维修开关电源时，误将达林顿管型光耦器代替了常用的三极管型光耦器，由于达林顿管型光耦器灵敏度极高（其IF在1mA时传输比就可达1000％以上），极易饱和，导致无输出。所以在维修中需要代换光耦器件时，最好先弄清其类型，以免走弯路。光电耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，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。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。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。
    普通光电耦合器的CTR与输入电流关系是非线性的，在输入电流较小时的非线性失真尤为严重，因此它不适合传输模拟信号。线性光电耦合器的CTR与输入电流关系具有良好的线性度，特别是小信号时，其交流电流传输比很接近于直流电流传输比CTR值，因此适合于传输模拟电压或电流信号，输出与输入之间呈线性关系，这是线性光电耦合器的重要特性。利用线性光电耦合器在开关电源中可以方便地实现输入高压与输出低压隔离反馈，并在开关电源中得到了广泛的应用。选用线性光电耦合器时，它的CTR值要能够在一定范围内做线性调整，CTR的选用范围为50%~200%。这是因为当CTR小于50%时，光电耦合器中的发光二极管需要较大的工作电流才能正常控制开关电源的脉冲占空比，这会增大光电耦合器的功耗。若CTR大于200%，则电路在启动或负载发生突变时，有可能误触发开关电源，影响开关电源的正常输出。
    光电耦合器主要有以下参数：发光二极管正向电压降Vf、电流传输比CTR、输入与输出之间的绝缘电压Vdc、最大正向电流Ifm、集电极-发射极反向击穿电压Vceo、集电极-发射极饱和压降Vces、暗电流Ir。在这些参数里，电流传输比CTR、输入与输出之间的绝缘电压Vdc是两个比较重要的参数，在设计电路时也需要考虑光电耦合器的最大正向电流和饱和压降。在传输数字信号时，还需要考虑光电耦合器的上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。
上一篇：传感器的地位和作用-盛世时代 下一篇：浅析电子传感器-盛世时代

在线沟通