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光电耦合器是以光为前言传输电信号的一种电一光一电转化器材。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内,彼此间用通明缘体阻隔。发光源的引脚为输入端,受光器的引脚为输出端,常见的发光源为发光二管,受光器为光敏二管、光敏三管等等。耦合器以光为前言传输电信号。它对输入、输出电信号有杰出的阻隔效果,所以,它在各种电路中得到广泛的运用。现在它已成为种类多、用处广的光电器材之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接纳及信号扩大。输入的电信号驱动发光二管(LED),使之宣布必定波长的光,被光探测器接纳而发生光电流,再经过进一步扩大后输出。这就完成了电—光—电的转化,然后起到输入、输出、阻隔的效果。因为光耦合器输入输出间彼此阻隔,电信号传输具有单向性等特,因此具有杰出的电缘才能和抗搅扰才能。又因为光耦合器的输入端归于电流型作业的低阻元件,因此具有很强的共模按捺才能。所以,它在长线传输信息中作为终端阻隔元件能够大大进步信噪比。在计算机数字通讯及实时操控中作为信号阻隔的接口器材,能够大大添加计算机作业的性。
开关电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦,有可能使振荡波形变坏,严重时出现寄生振荡,使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。由此产生的后果是对彩电,彩显,VCD,DCD等等,将在图像画面上产生干扰。
光耦合器的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端实现了电气隔离,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。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。线性方式工作的光电耦合器是在光电耦合器的输入端加控制电压,在输出端会成比例地产生一个用于进一步控制下一级的电路的电压。线性光电耦合器由发光二管和光敏三管组成,当发光二管接通而发光,光敏三级管导通,光电耦合器是电流驱动型,需要大的电流才能使发光二管导通,如果输入信号太小,发光二管不会导通,其输出信号将失真。在开关电源,尤其是数字开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。
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。
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