光耦使用教程

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光耦使用教程

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为什么要使用光耦?

电气隔离的要求:A与B电路之间,要进行信号的传输,但两电路之间由于供电级别过于悬殊,一路为数百伏,另一路为仅为几伏;两种差异巨大的供电系统,无法将电源共用;

安全的要求:A电路与强电有联系,人体接触有触电危险,需予以隔离:而B线路板为人体经常接触的部分,也不应该将危险高电压混入到一起。两者之间,既要完成信号传输,又必须进行电气隔离;

精度的要求:运放电路等高阻抗型器件的采用,和电路对模拟的微弱的电压信号的传输,使得对电路的抗干扰处理成为一件比较麻烦的事情——从各个途径混入的噪声干扰,有可能反客为主,将有用信号“淹没”掉;

保护器件:除了考虑人体接触的安全,又必须考虑到电路器件的安全,当光电耦合器件输入侧受到强电压(场)冲击损坏时,因光耦的隔离作用,输出侧电路却能安全无恙。

什么是光耦?

光耦合器(opticalcoupler equipment,英文缩写为OCEP)亦称光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管,光敏电阻)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线,受光器接受光线之后就产生光电流,从输出端流出,从而实现了“电—光—电”控制。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器,由于它具有体积小、寿命长、无触点,抗干扰能力强,输出和输入之间绝缘,单向传输信号等优点,在数字电路上获得广泛的应用。

4N25光耦

光耦数据手册的首页  4N25光耦是一个六引脚的光耦,3脚为空脚,输入段为1脚和2脚,输出端为4、5、6脚。

4N25的应用电路

  光耦的作用就像是一个桥梁,将需要隔离的两边间接的连接起来,搭建好电路之后可以认为光耦“不存在”,信号之间直接进行传输。当然,利用光耦可以提高电平,比如输入高电平是5V,输出高电平是15伏,不过在逻辑上可以认为光耦电路是一条导线。   光耦的典型应用电路如下图: 光耦的应用电路   实际电路如下图: 实际电路   R2位限流电阻,使光耦输入段流过的最大电流不等于60mA,与数据手册的要求一致。信号输入端为2号管脚那里,改电路图使用上拉电阻加按键的组合作为信号输入。   当输入信号为逻辑1时,即光耦输入段没有电流流过时,光耦输出端的三极管关断,信号输出端(5号管脚处)通过上拉电阻接15V,为逻辑上的高电平。   当输入信号为逻辑0时,即光耦输入段有电流流过时,光耦输出端的三极管开通,信号输出端(5号管脚处)通过三极管接地,为逻辑上的低电平。   电阻R5的存在可以改善输出电压,不加R5会使高电平略微第一点,低电平略微高一点,具体原理不明。 在这里插入图片描述  使用STM32输出10KHz的PWM波,经过光耦进行一个放大,可以看到输出的PWM波波形比较完美,而光耦输出的波形上升和下降时间就稍微长一点,不过预期波形已经成功输出。



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