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光電耦合器工作原理及好壞

圖文 更新时间:2025-02-12 09:41:27

光電耦合器是以光為媒介,用來傳輸電信号的器件。通常是把發光器與受光器(光電半導體管)封裝在同一管殼内。當輸入端加電信号時發光器發出光線,受光器接受光照之後就産生光電流,從輸出端引出,從而實現了電—光—電的轉換。

由于光電耦合器具有抗幹擾能力強、使用壽命長、傳輸效率高等特點,廣泛用于電氣隔離、電平轉換、級間耦合、開關電路、脈沖放大、固态繼電器、儀器儀表和微型計算機接口電路中。

結構及其工作過程

光電耦合器是由一隻發光二極管和一隻受光控制的光敏晶體管(常見為光敏三極管)組成的,常見的光電耦合器外形有管式、雙列直插式等,與集成電路相似,應用較多的是雙列直插式。其内部電路結構和電氣圖形符号如圖11-9所示。

光電耦合器工作原理及好壞(光電耦合器的結構及性能檢測方法)1

圖11-9 光電耦合器的外形、内部電路結構與電氣圖形符号

光電耦合器的工作過程如下:光敏三極管的導通與截止,是由發光二極管所加正向電壓控制的。當發光二極管加上正向電壓時,發光二極管因有電流通過而發光,使光敏三極管内阻減少而導通;反之,當發光二極管不加正向電壓或所加正向電壓很小時,發光二極管中無電流通過或通過電流很小,發光強度減弱,光敏三極管的内阻增大而截止。

光電耦合器的種類很多,主要有通用型(又分有基極引線、無基極引線兩種)、達林頓型、施密特型、高速型、光纖型、光敏晶閘管型(又分單向晶閘管、雙向晶閘管)、光敏場效應管型等。

性能檢測

(1)靜态檢測

由于光電耦合器中的發射管與接收管是互相獨立的,因此可用萬用表單獨檢測這兩部分的好壞。檢測可分三步進行。

第一步:利用 R × 100(或 R × 1k)擋測量光發射二極管的正、反向電阻,檢測其單向導電性。發光二極管具有一般二極管的單向導電的特性,即正向電阻小,反向電阻大。通常正向電阻為幾百歐,反向電阻為幾千歐或幾十千歐。如果檢測結果正、反向電阻非常接近,表明發光二極管性能欠佳或已損壞。檢測時,要注意隻能使用萬用表的 R × 10、R × 100 或 R × 1k 擋,不能使用 R × 10k 擋,因為發光二極管工作電壓一般在 1.5~2.3V,萬用表 R × 10k 擋電池電壓為 9~15V,會導緻發光二極管擊穿。

第二步:檢測光接收管的集電結與發射結的正、反向電阻。将萬用表量程開關撥在 10 × 1k 擋,黑表筆接 c 極,紅表筆接 e 極,指針應微動;對調兩表筆再測,指針應不動。也就是說,無論正、反向測量其阻值均應為無窮大,否則光敏三極管損壞。

第三步:用R × 10k 擋檢測光發射管與光接收管之間的絕緣電阻。用萬用表的R × 10k 擋檢測其初、次級之間的絕緣電阻值,應測量兩次(即兩表筆對調一次)。光電隔離器初、次級絕緣電阻應為∞。上述發光二極管或光敏三極管隻要有一個損壞,或者它們之間絕緣不良,則該隻光電耦合器不能正常使用。

(2)性能測量

檢測電路如圖11-10所示,光電耦合器的發光二極管兩輸入端接入兩節 1.5V 的電池,二極管正端接電池正極,負端接電池負極,R 為限流電阻。用萬用表R × 1 擋測光敏三極管正向電阻值,應為10~30Ω ,反向電阻值為∞,說明光電耦合器性能良好。若所測數值遠離上述值,則表明耦合器性能欠佳或損壞。

光電耦合器工作原理及好壞(光電耦合器的結構及性能檢測方法)2

圖11-10 性能檢測

運用上述方法檢測不同型号的光電耦合器時因其引腳不同,發光二極管工作電壓的接法也應有所不同。所以在檢測時,應先根據其内部電路找出其輸入與輸出端的引腳,然後根據其發光二極管工作電壓并串入相應的限流電阻R後,再測光敏三極管c、e極之間的正、反向電阻。

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