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标题: 光耦的特性及在彩电电源电路中的应用 [打印本页]

作者: rt56457567 时间: 2011-3-11 09:21
标题: 光耦的特性及在彩电电源电路中的应用
光耦即电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它由发光二极管和光敏三极管组合，发光二极管把输入的电信号变换成相同规律变化的光，而光敏三极管是把光又重新变换成变化规律相同的电信号。　　一、光耦的主要性能特点（1）隔离性能好，输入端与输出端完全实现了电隔离，其绝缘电阻很高，绝缘耐压在低压时都可满足使用要求，高耐压有的能超过1kV，有的甚至可达10kV以上。　　（2）光信号单向传输，输出信号对输入端无反馈，可有效阻断电路或系统之间的电联系，但并不切断它们之间的信号传递。　　（3）光信号不受电磁干扰，这是因为光耦的输入阻抗比一般干扰源的阻抗小，因此分压在光耦输入端的干扰电压也就小，它所能提供的电流并不大，不易使半导体二极管发光。由于光耦的外壳是密封的，所以它不受外部光的影响。此外，光耦的隔离电阻很大、隔离电容很小（只有几皮法）所以能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。　　（4）抗共模干扰能力强，能很好地抑制干扰并消除噪音，工作稳定可靠。　　（5）光发射和光敏器件的光谱匹配理想，响应速度快，传输效率高。容易与逻辑电路连接。　　（6）：无触点、寿命长、体积小、耐冲击，工作温度范围宽，符合工业和民用温度标准。　　在家用电器中，广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、脉冲放大、固态继电器（SSR）、仪器仪表、通信设备及微机接口中。　　二、光耦的分类随着半导体技术、光电子学的深入发展，光耦的结构设计、封装制作技术也不断创新，各类产品桕继问世，数千种型号构成几百个品种系列，成为一个独立的种类繁多、性能优良的半导体器件门类，在家用电器中。较常用的光耦主要有三大类。如表1所示。

　　表中同类间所有型号均可直接互换；第一类与第二类可以代换，但其相同功能引脚需对应接人；原则上第三类可以代换第一、二类。选择功能相同引脚接入即可，无用引脚可不接入电路；但第一、二类不能代换第三类。如用PC817代换TLP632，PC817①、②脚对应接入TLP632①、②脚位置；PC817③脚对应接入TLP632④脚位置；PC817④脚对应接入TL632⑤脚位置即可。如用4N35代换TLP632，可直接接人原TLR632的位置，4N35⑥脚不接电路。三、主要技术参数及性能测试光耦的技术参数可分为输入部分、输出部分、传输特性、隔离特性等几大音部分，主要有红外二极管的正向压降VF、正向电流IF、功率耗散PD、光敏三极管c、e反向击穿电压VCEO、c、e极饱和压降Vm、功率耗散PDo电流传输比（CTR）是光耦的重要参数，与晶体管的hFE有某种相似之处。VISO是光耦的另一个重要特性，在输入和输出间提供电隔离。光耦的这两大主要参数CTR和VISO通过结构设计与制作技术来体现。尽可能提高CTR值动态范围和VISO。此外，在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。限于篇幅，这里只对光耦的重要参数电流传输比（CTR）作介绍。　　CTR通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时：它等于直流输出电流与直流输入电流的百分比。例如，采用一只光敏三极管的光耦，CTR的范围多为20％～300％（如4N35），而PC817则为80％～160％，达林顿型光耦（如4N30）可达100％～5000％。表明要获得同样的输出电流，后者只需较小的输入电流。　　光耦的性能测试用万用表电阻挡，根据光敏三极管受光照射时阻值下降的情况来判断，阻值下降得越多，说明光敏三极管放大能力越强。红外发光二极管的正向电流，由另一只万用表电阻挡的输出电流提供。一般万用电表R×1或R×10挡可输出电流为数毫安至数十毫安，能满足发光二极管的正常工作。测试方法（以4N35型光耦为例）如图1所示。

　　用500型万用表，测得的数据如表2、表3所示。表2二极管侧(输入)三极管侧(输出)万用表A电阻挡测得阻值(Ω)测得电流(Ma)万用表B电阻挡测得阻值(Ω)测得电流(Ma)R×17520R×102013R×103603.5R×101506R×10025000.45R×10055000.25R×1K180000.055R×1K4000000.005表3二极管侧(输入)三极管侧(输出)万用表A电阻挡测得阻值(Ω)测得电流(Ma)万用表B电阻挡测得阻值(Ω)测得电流(Ma)R×17520R×103411R×103603.5R×103803R×10025000.45R×10090000.15　　上一页1四、采用光电耦合技术的电源控制电路例如在松下TC-2952G型大屏幕多功能多制式遥控彩电中，电源控制是通过光耦D803进行的，在收看状态，CPU29脚为0V低电平，Q803截止，D810由于Q803c极有44v直流电压而反偏截止，稳压电路工作正常。当按下遥控器上的“关机”键，CPU接收到关机指令信号后，经译码使CPU29脚内部电路截止，C816两端的16V电压经R862、R845分压使Q803饱和导通。其c极电压降到0.1V使D810导通，这引起D803电流突然增大，Q801电流增大，IC802开关管几乎停止振荡。具体电路如图2所示。

　　在遥控关机状态，IC802内部的开关振荡电路并未完全停止振荡，而是处于饱和期极短的微弱振荡过程，使142V直流电压降为30V，C817上的直流电压由46V降为8.6V，C816上的直流电压由16V降为3.6V。　　此时整机无光、无声。处于待机状态。而CPU的5V供电由15.3V经IC1106稳压产生。当处于待机状态时，IC1106①脚不再输人15.3V而降为3V左右，此时IC0016不能正常工作。为此，电路又设置了Q802切换管。在正常收看状态下。Q802截止；在待机状态时，由于Q803c极为低电平而使Q802饱和导通，待机状态下C817上的8.6V直流电压经Q802作用到IC1106①脚，使得其②脚继续有5V稳压输出，从而保证了CPU控制系统始终工作。图2中D812为隔离二极管，防止关机状态下8.6V电压传到C816上。　　笔者曾检修一台乐华RH29NED型彩电，该机在接通电源后无光栅、无伴音、无字符显示，电源指示灯闪亮一下即熄灭。开机后电源指示灯能亮，表明开关电源能够启动工作，亮后即灭，多是电源厚膜集成块IC901内部保护电路启动，使开关电源停振造成的。问题多在开关电源的稳压环路或负载电路中，相关电路如图3所示。

　　首先检查开关电源，发现开关电源的+B电压在开机瞬间为130V，然后降至0V。断开行负载，接入假负载，再测+B端电压升至162V，而后降至0V，由此分析故障在开关稳压环路中。将一只1kΩ电阻并接到光耦IC902③、④脚间，试机130V输出电压恢复正常，且不再保护。表明IC902内部开路，使IC901失控，输出电压过高，IC901内部过压保护电路启动造成本故障。更换同规格光耦及IC902后，故障排除。上一页12

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