光耦的核心应用是隔离作用,常用于输入与输出之间无共地的系统,所以输入与输出之间的耐压可达上千伏特。很多通讯模块也是光耦隔离的,更容易实现各个系统之间的连接,完全不用考虑是否共地。
如图1为光耦控制继电器(小功率),为使光耦能有效驱动继电器,那么输出端的阻抗应较小,所以输入端的电流应较大,具体原因见下面分析。
如图2为开关信号经过光耦隔离输入至单片机,图中24V与3.3V不是共地的,且在控制系统中数字电压3.3V驱动能力有限,所以通常用开关电源的24V或12V作为开关信号的电源。
图2 输入输出隔离
光耦分为线性光耦和非线性光耦,实际常规应用中线性光耦较多,因为线性光耦可以替代非线性光耦,现在以线性光耦(PS2561A)做以下实验,换种角度了解TA的魅力。
如图3所示,调节光耦输入电流IF,测量输出的CE阻抗。
图3 输入电流IF与输出CE阻抗关系实验
如图4所示,光耦输入与输出的限流电阻都是1k,且输入电压都相同,于是调节稳压源的电压值,可以得到光耦输入电流IF与输出电流IC的关系。
图4 输入电流IF与输出电流IC的关系实验
左边为输入电流IF,右边为输出电流IC
如图5得到的实验数据,输出电流IC与输入电流IF曲线趋势基本一致,CE阻抗小于1k左右呈线性变化。且最低阻抗大于100Ω。
图5 实验数据
图6 光耦在开关电源中的应用
图7 开关电源内部的光耦
非线性光耦主要用于开关信号(或数字信号)的传递,常用的4N系列的有4N25、4N26以及TIL117;另外还有高速光耦,如6N136、6N137、PS9714、PS9715等。多用于通讯隔离以及PWM波控制(可有效降低电磁干扰),判断是不是高速光耦,看数据手册是否注明 High speed(1Mbps、10Mbps)。
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