1 光電耦合器開關(guān)電路 對于開關(guān)電路,往往要求控制電路和開關(guān)電路之間要有很好的電隔離,這對于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的,但采用光電耦合器就很容易實(shí)現(xiàn)了。圖46?中(a)所示電路就是用光電耦合器組成的簡單開關(guān)電路。 在圖中,當(dāng)無脈沖信號輸入時,三極管BG處于截止?fàn)顟B(tài),發(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光,則a、b兩端電阻非常大,相當(dāng)于開關(guān)“斷開”。當(dāng)輸入端加有脈沖信號時,BG導(dǎo)通,發(fā)光二極管發(fā)光,則a、b兩端電阻變得很小,相當(dāng)于開關(guān)“接通”。故稱無信號時開關(guān)不通,為常開狀態(tài)。 圖46—4中(b)所示電路則為“帶閉”狀態(tài),因?yàn)闊o信號輸入時,雖BG截止,但發(fā)光二極管有電流通過而發(fā)光,使a、b
兩端處于導(dǎo)通狀態(tài),相當(dāng)于開關(guān)“接通”。當(dāng)有信號輸入時,BG導(dǎo)通,由于BG的集電結(jié)壓降在0.3V以下,遠(yuǎn)小于發(fā)光二極管的正向?qū)妷海园l(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光,則a、b兩端電阻極大,相當(dāng)于開關(guān)“斷開”,故稱“常閉”式。 可見,開關(guān)a、b端在電路中不受電位高低的限制,但在使用中應(yīng)滿足a端電位為正,b端為負(fù),并使U&ab>3V為好,同時還應(yīng)注意Uab應(yīng)小于光電三極管的BVceo。 依據(jù)圖46—4的原理,光電耦合器可以組成如圖46—5中(a)、(b)等多種形式。
圖中(a)為單刀雙擲開關(guān)電路,其中外接二極管D的作用,是保證輸入正脈沖信號時“od”組接通,“ob”組關(guān)斷。圖中(b)為雙刀雙擲開關(guān)電路,無輸入信號時,BG截止,“ob”與“od”組斷開,“oa”與“oc”組接通;BG導(dǎo)通(即有信號輸入時),“ob”與“od”組接通,而“oa”與“oc”組斷開。它們適于自動控制和遙控設(shè)備中使用。 2 光耦合的可控硅開關(guān)電路 圖46—6中(a)所示電路為光耦合器構(gòu)成的可控硅開關(guān)電路??煽毓鑃CR的觸發(fā)電壓取自電阻R,其大小由通過光電三極管的電流決定,直接由輸入電壓控制。該電路簡單,控制端與輸出端有可靠的電隔離。
圖中(b)所示電路,為控制負(fù)載為純電阻(如白熾燈泡)的開關(guān)電路,圖中R1的阻值由下式確定:R1=V/1.2A,1.2A為雙向開關(guān)的額定電流。當(dāng)主電網(wǎng)電壓為220V時,V=/2·220=308V,則R1=308/1.2=250Ω.所以,可控硅SCR的規(guī)格應(yīng)依R1的大小進(jìn)行選擇。 當(dāng)開關(guān)電路的負(fù)載為感性負(fù)載(如電動機(jī)等),則由于流過感性負(fù)載(線圈)的電流與電壓的相位不同,需增加相應(yīng)元件,方能保證開關(guān)電路的正常工作,如圖46?所示。 圖中雙向可控硅SCR的觸發(fā)電流,是由R3與C的不同數(shù)值而決定的,見表46—1。 表46—1 IG、R3及三者關(guān)系表 /IG(Ma)/R3(kΩ)/C(μF) /15/2.4/0.1 /30/1.2/0.2 /50/0.8/0.3/ 圖46—7的開關(guān)電路,特別適于遙控時選用。
3 光電耦合器電平轉(zhuǎn)換電路 對于不同電平的轉(zhuǎn)換電路或輸入、輸出電路的電位需要分開時,采用光電耦合器就顯得十分方便了。 中圖46—9的(a)與(b)圖示電路,就是5V電源的TTL集成電路與15V電源的HTL集成電路,相互連接進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的基本電路。
圖(a)中,TTL門電路導(dǎo)通時,即輸出低電平,發(fā)光二極管導(dǎo)通,光電三極管輸出高電平;TTL門電路截止時,發(fā)光二極管截止,光電三極管輸出低電平。 圖(b)中,則是利用TTL截止輸出高電平,發(fā)光二極管導(dǎo)通,光電三極管輸出低電平;TTL導(dǎo)通輸出低電平,發(fā)光二極管截止,光電三極管輸出高電平。 在進(jìn)行具體應(yīng)用時,因CMOS集成電路在低電平時的電流只有1~2mA,難以直接驅(qū)動所接的負(fù)載,故一般需加一級三極管放大電路來驅(qū)動。 4 光電耦合器高壓穩(wěn)壓電路 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,比較放大管需選用耐壓高的三極管,若利用光電耦合器的輸入與輸出間絕緣良好的特點(diǎn),便可實(shí)現(xiàn)高壓控制。 圖46—10中的(a)與(b)所示的電路,就是利用光電耦合器的高壓穩(wěn)壓電路。
圖(a)中,當(dāng)輸出電壓因某種原因?qū)е律邥r,則BG5的偏壓增加,發(fā)光二極管的正向電流增大,使光電三極管集電結(jié)電壓減小,即引起調(diào)整管BG1發(fā)射結(jié)電壓下降,其集電結(jié)電壓上升,從而使原來升高的輸出電壓減小,保持輸出電壓的穩(wěn)定。BG3管為限流保護(hù)電路。光電耦合器是工作在放大狀態(tài)的。 5 用于雙穩(wěn)態(tài)輸出的光耦合電路 圖46—8中(a)所示電路,為光電耦合器控制的雙穩(wěn)態(tài)輸出開關(guān)電路,它的特點(diǎn)是由于光電耦合開關(guān)接在兩管的發(fā)射極回路上,故能有效地解決輸出與負(fù)載間的隔離問題。
圖46—8中(b)所示電路為光電耦合開關(guān)的施密特電路。當(dāng)輸入電壓U1為低電平時,光電三極管C、e間呈高電阻,BG1導(dǎo)通,BG2截止,則輸出電壓U0為低電平;當(dāng)輸入電壓U1大于鑒幅值時,光電三極管c、e間呈低電阻,則BG1截止,BG2導(dǎo)通,輸出的電壓U0為高電平。調(diào)節(jié)電阻R3,即改變鑒幅電平。
6 光電耦合器組成開關(guān)電路 7 光電耦合器組成邏輯電路 8 光電耦合器組成門廳照明燈自動控制電路 |
|