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光纤从光源接收的大功率为则面发光LED与光纤的耦合效率为即耦合效率为数值孔径的平方。设数值孔径取NA=0.13,则耦合效率只有η≈2%,的低。对于边发光LED和LD,它们的发散角比面发光LED要小,设其垂直和平行与结平面的发散角分别为θ⊥和θ∥,则它们与光线的直接耦合效率可按(式5.6)估算设条形LD的θ⊥=45°,θ∥=8°,NA=0.15,则计算出耦合效率η≈14%。可见,即使是发散角比较小的LD,其耦合效率也只有大约14%。光源发出的80%以上的功率都损耗掉了。
光耦合器的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。
光耦直接用于阻隔传输模拟量时,要考虑光耦的非线性问题;光耦阻隔传输数字量时,要考虑光耦的呼应速度问题;假如输出有功率要求的话,还得考虑光耦的功率接口规划问题。光电耦合器非线性的战胜光电耦合器的输入端是发光二管,因此,它的输入特性可用发光二管的伏安特性来标明;输出端是光敏三管,因此光敏三管的伏安特性便是它的输出特性。由此可见,光电耦合器存在着非线性作业区域,直接用来传输模拟量时精度较运用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器,T1和T2,以及2个射跟从器A1和A2组成。假如T1和T2是同类型同批次的光电耦合器,能够以为他们的非线性传输特性是彻底一致的,即K1(I1)=K2(I1),则扩大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可见,运用T1和T2电流传输特性的对称性,运用反应原理,能够很好的补偿他们本来的非线性。
在输出端,按比例产生电压以进一步控制电路的下一级。线性光耦合器由发光二管和光阻器组成。光耦合器由电流驱动,需要大的电流才能使LED导通。如果输入信号太小,LED将不会打开,其输出信号将失真。在开关电源中,是在数字开关电源中,可以使用线性光耦合器来形成光耦合器反馈电路。通过调节控制电流可以改变占空比,达到稳压的目的。光耦合器的主要技术参数有LED正向压降VF、正向电流中频、电流传输比CTR、输入级和输出级之间的缘电阻、集电-发射反向击穿电压V(BR)CEO、集电-发射饱和电压降VCE(sat)。此外,在数字信号的传输中应考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。
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