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光纤端面球透镜耦合。这种方法是将光纤端面做成一个半球形,使它起到短焦距透镜作用。端面球透镜可起到提高光纤的等效收光角的作用,因而耦合效率提高了。实验表明这种耦合方法对阶跃型光纤效果较好,对折射率型光纤则效果差些。圆柱透镜耦合。半导体所发出的光在空间是不对称的,在平行于PN结方向上光束比较集中(2θ∥约为5°~6°),在垂直于PN结方向上发散较大(2θ⊥约为40°~60°)。所以直接耦合时效率不高。如果设法使垂直于PN结方向上的光束压缩,整个光斑从细长的椭圆形变为接近圆形,然后再与圆形截面的光纤相耦合,这样耦合效率就会有很大提高。利用圆柱透镜可以达到这个目的。
常见的几种连接方式及其工作原理常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例,介绍这类光耦的特性。TLP521的原边相当于一个发光二管,原边电流If越大,光强越强,副边三管的电流Ic越大。副边三管电流Ic与原边二管电流If的比值称为光耦的电流放大系数,该系数随温度变化而变化,且受温度影响较大。作反馈用的光耦正是利用“原边电流变化将导致副边电流变化”来实现反馈,因此在环境温度变化剧烈的场合,由于放大系数的温漂比较大,应尽量不通过光耦实现反馈。此外,使用这类光耦注意设计外围参数,使其工作在比较宽的线性带内,否则电路对运行参数的敏感度太强,不利于电路的稳定工作。
由于光电耦合器的输入阻抗与一般干扰源的阻抗相比较小,因此分压在光电耦合器的输入端的干扰电压较小,它所能提供的电流并不大,不易使半导体二极管发光;由于光电耦合器的外壳是密封的,它不受外部光的影响;光电耦合器的隔离电阻很大(约1012Ω)、隔离电容很小(约几个pF)所以能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。
在这种配置中,光耦合器可以跨低压电路连接,例如需要交流电压检测的微控制器单元,输出将产生方形高到低脉冲。使用直流电压控制交流电路的光耦合器在上面电路中,LED再次由9V电池通过10k电阻和开关的状态来控制。另一方面,使用基于光电TRIAC的光耦合器,从220V交流插座控制交流灯。68R电阻用于控制BT136TRIAC,由光耦单元内部的光电TRIAC控制。这种配置用于控制使用低压电路的电器。IL420用在上面的原理图中,是一个基于光TRIAC的光耦合器。
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