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                    什么是光隔離器?有什么作用

                    時間:2020-07-09 00:24來源:海獵人

                     

                    光隔離器

                    光隔離器(也叫光耦合器 ),使用LED和某些類型的光電晶體管來耦合兩個原本不兼容的電路。例如,如果你想用一個低電壓電路為另一個高電壓電路提供離散信號反饋,而這兩個電路的接地并不相同,那你就會用到光隔離器。圖12-8展示了一個通用的光隔離器原理圖。

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                     12-8 通用的光隔離器

                    與離散輸入配合使用時,光隔離器能在LED工作時將輸入接口上的電壓下拉,如圖12-9所示。

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                     12-9 用作離散輸入源的光隔離器

                    注意,圖12-9中所示的電路不會使輸入反轉。也就是說,在輸入電壓降低時,LED就開始工作。在LED工作時,晶體管會導通,從而將輸出電壓也拉低。

                    光隔離器有多種類型和封裝樣式。有的是上圖所示的簡單的光電晶體管,也有達林頓復合晶體管、交流輸入、光電雙向可控硅等類型?捎玫姆庋b形式有四引腳塑料DIP、表面組裝類型,也有管狀的帶導線引腳的封裝。

                    很多光隔離器元件的編號都以4N6N開始,后面是元件編碼。一個較為常用的元件族就是4N25元件族。它們使用六引腳DIP封裝,也采用表面組裝封裝。有些類型的光隔離器和光耦合器器件也有四引腳DIP封裝。圖12-10展示的4N25器件是白色DIP封裝,有點不尋常。

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                    圖 12-10 4N25 光隔離器

                    4N25的內部結構如圖12-8所示,但多出一個連接點。圖12-11展示了4N25器件內部的電路圖。它的一個特點就是晶體管的基極連接了引腳。而在大多數情況下,晶體管的基極是不連接的,但可以通過把基極連接偏置電壓改變器件的響應特性。

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                     12-11 4N25光隔離器內部電路圖

                    可以用幾個電阻、一個LED和一個光電晶體管制作一個簡易的光隔離器。圖12-12展示了用到的元件和電路圖。晶體管的型號是西門子BFH310,不過任何普通的晶體管也可以。如果你計劃將非常短或頻率很高的信號輸入到光隔離器,那這一決定就不太可行了,你不應該再嘗試做自己的光隔離器。

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                     12-12 自制光隔離器所需元件

                    不透光的封裝對光隔離器很必要。光電晶體管可以檢測到雜散光線,所以LED和晶體管周圍需要放置一些物品。在圖12-13中,這個物品就是一小片熱收縮管,圖12-14是實物圖。

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                     12-13 自制光隔離器內部結構

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                     12-14 完成的自制光隔離器

                    注意,圖12-12中的電阻并沒有安裝到已完成的隔離器中。為什么?因為我并不知道它能用在哪里。如果這是一個5 V5 V的光電隔離器,那么一個180 Ω的電阻肯定就能點亮LED,但是光電晶體管不需要滿輸出就能被激活,所以我可能會選擇一個220 Ω的部件。與晶體管配合使用的電阻應當能為晶體管提供足夠的電流以使其正常工作,但電流不能過大。晶體管接受到光照后,就會把輸出電壓下拉(接近接地電壓),而R t 則會防止器件過熱冒煙。在5 V電路中,R t 取值為1000 Ω左右,可以滿足要求。

                    除了單比特離散信號之外,光隔離器還可以有其他的應用。如果光隔離器的運行速度足夠快,就可以借助串行數據通道將兩個電路耦合(第14章討論了數字通信)。假設你想連接兩個微控制器電路,其中一條電路將I/O端口函數傳遞到主系統中(可能通過USB),而另一條電路控制各種離散的I/O信號,那么就需要兩個光隔離器,分別用在串行數據在微控制器之間運動的兩個方向上。進行了這些設置后,如果控制接口電路受到了某種形式的損害,光隔離器就會防止離散控制電路遭受進一步的損害。例如,6N26高速光隔離器的數據傳輸速度可以達到1 Mb/s。

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