夏夏xyxy

掌握光电耦合器在变频器里的作用

0
阅读(36) 评论(0)

  一、正确认识光电耦合器

  光电耦合器——EL3H7(B)(TA)-G(optical coupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器,简称光耦。光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件.它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内,彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端,受光器的引脚为输出端,常见的发光源为发光二极管,受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。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。

  二、光电耦合器的抗干扰特性分析

  光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰,使通道上的信号杂讯比大为提高,主要有以下几方面的原因:

  (1)光电耦合器的输入阻抗很小,只有几百欧姆,而干扰源的阻抗较大,通常为105~106Ω。据分压原理可知,即使干扰电压的幅度较大,但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小,只能形成很微弱的电流,由于没有足够的能量而不能使二极体发光,从而被抑制掉了。

  (2)光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系,也没有共地;之间的分布电容极小,而绝缘电阻又很大,因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去,避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。

  (3)光电耦合器可起到很好的安全保障作用,即使当外部设备出现故障,甚至输入信号线短接时,也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。

  (4)光电耦合器的回应速度极快,其回应延迟时间只有10μs左右,适于对回应速度要求很高的场合。

  三、光电耦合器的简易测试

  由于光电耦合器的组成方式不尽相同,所以在检测时应针对不同的结构特点,采取不同的检测方法。例如,在检测普通光电耦合器的输入端时,一般均参照红外发光二极管的检测方法进行。对于光敏三极管输出型的光电耦合器,检测输出端时应参照光敏三极管的检测方法进行。

  1.万用表检测法

  这里以MF50型指针式万用表和4脚PC817型光电耦合器为例,说明具体检测方法:首先,将指针式万用表置于“R×100”(或“R×1k”)电阻挡,红、黑表笔分别接光电耦合器输入端发光二极管的两个引脚。如果有一次表针指数为无穷大,但红、黑表笔互换后有几千至十几千欧姆的电阻值,则此时黑表笔所接的引脚即为发光二极管的正极,红表笔所接的引脚为发光二极管的负极。

  然后,在光电耦合器输入端接入正向电压,将指针式万用表仍然置于“R×100”电阻挡,红、黑表笔分别接光电耦合器输出端的两个引脚。如果有一次表针指数为无穷大(或电阻值较大),但红、黑表笔互换后却有很小的电阻值(<100Ω),则此时黑表笔所接的引脚即为内部NPN型光敏三极管的集电极c、红表笔所接的引脚为发射极e.当切断输入端正向电压时,光敏三极管应截止,万用表指数应为无穷大。这样,不仅确定了4脚光电耦合器PC817的引脚排列,而且还检测出它的光传输特性正常。如果检测时万用表指针始终不摆动,则说明光电耦合器已损坏。

  四、光电耦合器的选取原则

  在设计光耦光电隔离电路时必须正确选择光耦合器的型号及参数,选取原则如下:

  (1)由于光电耦合器为信号单向传输器件,而电路中数据的传输是双向的,电路板的尺寸要求一定,结合电路设计的实际要求,就要选择单芯片集成多路光耦的器件;

  (2)光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是不小于500%.因为当CTR<500%时,光耦中的LED就需要较大的工作电流(>5.0 mA),才能保证信号在长线传输中不发生错误,这会增大光耦的功耗;

  (3)光电耦合器的传输速度也是选取光耦必须遵循的原则之一,光耦开关速度过慢,无法对输入电平做出正确反应,会影响电路的正常工作。

  (4)推荐采用线性光耦。其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。设计中由于电路输入输出均是一种高低电平信号,故此,电路工作在非线性状态。而在线性应用中,因为信号不失真的传输,所以,应根据动态工作的要求,设置合适的静态工作点,使电路工作在线性状态。

  通常情况下,单芯片集成多路光耦的器件速度都比较慢,而速度快的器件大多都是单路的,大量的隔离器件需要占用很大布板面积,也使得设计的成本大大增加。在设计中,受电路板尺寸、传输速度、设计成本等因素限制,无法选用速度上非常占优势的单路光耦器件,在此选用TOSHIBA公司的TLP521-4.

  五、使用光电耦合器要注意的事项

  1)在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源,若两端共用一个电源,则光电耦合器的隔离作用将失去意义。

  2)当用光电耦合器来隔离输入输出通道时,必须对所有的信号(包括数位量信号、控制量信号、状态信号)全部隔离,使得被隔离的两边没有任何电气上的联系,否则这种隔离是没有意义的。