光耦合器的電路設計與光耦隔離繼電器的保護電路設計

2020-11-25 電子發燒友

光耦合器的電路設計與光耦隔離繼電器的保護電路設計

發表於 2017-05-27 10:32:19

　　光耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極體（LED），使之發出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大後輸出。

　　

　　光耦合器的電路設計

　　光耦合器設計的可逆計數顯示電路，該電路圖的電路系統如下圖圖1所示。

　　

　　在圖1所展示的這種光耦合器可逆計數顯示電路中，其系統主要利用光耦器件作為光傳感器進行製作，完成後可對不同運行方向的物件進行自動加減計數，適用於自動流水生產物件進行計數統計。

　　該電路系統的工作原理可以總結為：在這一可逆計數顯示電路中，所選擇的光耦器件為反射式光耦器件，紅外發光二極體和光敏三極體裡35°夾角封裝為一體，其交點在距光耦合器5mm處。當該電路接通並進行工作時，紅外發光二極體發出的紅外光若被前方的物件遮擋，則紅外光反射回來並被光敏三極體所接收使光敏三極體導通。若光耦器件前方沒有物件，則光敏三極體處於截止狀態。

　　接下來要為大家分享的第二個光耦合器電路設計方案，是利用光電耦合器組成的高壓穩壓電路系統，這一高壓穩壓電路系統設計如下圖圖2所示。

　　

　　在圖2所展示的基於光耦合器的高壓穩壓電路系統中，通常驅動管需要採用耐壓較高的電晶體（圖中驅動管型號為9013）。這一電路系統的工作原理可以總結為：當穩壓電路內的輸出電壓增大時，VT55的偏壓增加，B5中發光二極體的正向電流增大，使光敏管極間電壓減小，調整管be結偏壓降低而內阻增大，使輸出電壓降低。反之，使輸出電壓升高，從而保持輸出電壓的穩定。

　　光耦隔離繼電器的保護電路設計

　　光耦亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發光器（紅外線發光二極體LED）與受光器（光敏半導體管）封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光器發出光線，受光器接受光線之後就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了「電-光-電」轉換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器。

　　去年年底，我完成了大功率開關電源主迴路設計，該電路採用的是全橋拓撲經過高頻變壓器轉換再整流，實驗項目是三相進線15V/6KA輸出。其中，主迴路的保護設計及報警設計是必不可少的。我首先想到的是，通過單片機輸出控制繼電器動作，而且由於抗幹擾的要求，我必須通過光耦隔離。。於是乎，光耦隔離繼電器保護電路設計應需而生。

　　主要電路設計如下圖：

　　

　　該繼電保護主要隔離應用的是TI公司生產的TIL117光耦晶片。該晶片無需供電，通過光耦二極體上拉15V電源輸出15mA即可正常工作，有效隔離了輸出側對主迴路的電磁影響。

　　另外該電路還有一個+24V供電電源，大部分繼電器設計的時候都需要24V，該電源設計圖如下：

　　

　　該電路主要的穩壓晶片採用的是生產設計的UA7824晶片，該晶片輸入電壓可調範圍寬，穩壓性能好，功耗低價格低廉。在繼電器電路設計的圖紙中，穩壓電源我大部分是用的這個晶片。

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