线性光耦与非线性光耦型号概述

什么是线性光耦?它有什么作用?线性光耦的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。 开关电源中常用线性光耦，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。同时电源带负载能力下降。在彩电，显示器等开关电源维修中如果光耦损坏，一定要用线性光耦代换。 常用的4脚线性光耦(无反馈型线性光耦)有PC817A-C、PC111、TLP521等。 常用的6脚线性光耦有LP632、 TLP532、PC614、PC714、PS2031等。 常用的非线性光耦的型号 4N25 晶体管输出 4N25MC 晶体管输出 4N26 晶体管输出 常见光耦型号 4N27 晶体管输出 4N28 晶体管输出 4N29 达林顿输出 4N30 达林顿输出 4N31 达林顿输出 4N32 达林顿输出 4N33 达林顿输出 4N33MC 达林顿输出 4N35 达林顿输出 4N36 晶体管输出 4N37 晶体管输出 4N38 晶体管输出 4N39 可控硅输出 常见的高速光耦型号 100K bit/S： 6N138、6N139、PS8703 1M bit/S： 6N135、6N136、CNW135、CNW136、PS8601、PS8602、PS8701、PS9613、PS9713、CNW4502、HCPL-2503、HCPL-4502、HCPL-2530(双路)、HCPL-2531(双路) 10M bit/S： 6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611、HCPL-2630(双路)、HCPL-2631(双路) 线性光耦的原理 线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的。这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。 线性光耦的分类 线性光耦器件又分为两种：无反馈型和反馈型; 1.无反馈型线性光耦器件实际上是在器件的材料和生产工艺上采取一定措施(使得光耦器件的输入输出特性的非线性得到改善。但是，由于发光二极管和光电三极管的固有特性，改善十分有限。这种光耦器件主要用于对线性区的范围要求不大的情况，例如开关电源的电压隔离反馈电路中经常使用的PC816A和NEC2501H等线性光耦。由于开关电源在正常工作时的电压调整率不大，通过对反馈电路参数的适当选择，就可以使光耦器件工作在线性区。但由于这种光耦器件只是在有限的范围内线性度较高，所以不适合使用在对测试精度以及范围要求较高的场合。 2.另一种线性光耦是反馈型器件。其作用原理是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。与前面介绍过的普通光耦器件线性化使用的原理类似，只不过它在生产工艺上采取了一定措施，使同一片器件中的2个光耦的特性更加趋于一致。这种器件例如德州仪器公司曾经出品现已停产的TIL300A，CLARE公司生产的LOC系列线性光耦，惠普公司生产的HCNR200/201线性光耦等。 非线性光耦构建的模拟信号线性隔离电路 用非线性光耦替代线性光耦，首先需要考虑的问题是，采用两个独立的单路光耦还是采用一个双路光耦由于上面的公式3中的推导默认线性光耦的K 和K2相等，这样我们选用的两路光耦的物理特性最好一致，封装在一起的两路光耦比两个独立的单路光耦具有更好的一致特性，所以选用了双路光耦。 其次，既然信号已经隔离，那么隔离前后的集成电路的供电必须隔离，否则不能真正做到完全隔离。当然用非线性光耦做的隔离电路在布置印制板的时候不如线性光耦，因为处于非线性光耦一边的5，6脚和7，8脚上加了两组隔离的电源见图3)。 而用线性光耦做的印制板则可以将隔离电源完全布局在光电器件的两边然后根据线性光耦的参数，经过比较我们选用了TPP521-2，根据该光耦构建的隔离电路如下： 采样隔离电路主要由一个双路非线性光电耦合器、两个运放和电阻电容构成其中一路光耦的7脚用作输出，另一路光耦5脚作为反馈，反馈是用来补偿发光二极管时间温度特性的非线性，保证光敏三极管产生的输出信号与I I)发光二极管发出的光通里呈线性比例。 隔离电路中IR 调节输入运算放大器的输入偏置电流的大小.C起反馈作用。同时滤除了电路中的毛刺信号。避免发光二极管(U.ED 受到意外的冲击。但是。随着频率的提高发光二极管阻抗将变小电流增大增益随之变大。因而.C 的引入对通道在高频时的增益有一定影响，虽然减小C 的值可以拓展带宽。但是，会影响初级运算放大器的增益，同时初级运算放大器输出的较大毛刺信号不易被滤除。但对于我们目前的模拟信号采样频率不高的情况下，取0.47pk 的电容就足够了。 在采样电路调节过程中，输入电压有两种变化趋势，当输入电压Vin升高时，Vin大于B，和流经其电流的乘积，导致运放输出端电压升高，通过两个发光二极管的电流也随之增大、光敏三极管6 .5脚的电流也增大，这样反馈到1R 上的电流也增大，最终调节的结果是输入运放+，-端的电压相等，同时8.7脚电流也增大，通过采样电阻I 上的电压随之线性增大。 反之，当输入电压Vim降低时，运放输出端电压降低，通过发光二极管的电流也随之减小，与上类似，输出电压也随输入电压Vin 的降低成比例地减小。上面的推导都是假定所有电路都是工作在线性、理想范围内的，要想做到这一点需要对运放进行合理选型，并且仔细选择电阻的阻值： 运放可以是单电源供电或正负电源供电，上面给出的是单正电源供电的例子。为了使输入范围能够从0到Voc，需要运放能够满摆幅工作，另外，运放的工作速度压摆率不会影响整个电路的性能。由于光耦是电流驱动型器件其11:1)的工作电流为ImA-20mA，因此，运算放大器的驱动电流也必须达到20mA。我们选用的运算放大器IM 358 的电流驱动能力达40mA4。以上就是线性光耦的相关解析，希望能给大家帮助。

时间：2020-04-03 关键词： 型号 线性光耦 非线性光耦

线性光耦隔离电路及其在程控电压源的应用

本文所讨论的线性光耦隔离电路是借助于一般光电耦合器的特性，用偏置法和差分技术设计而成，是用来隔离计算机所输出电压源的数字信号与负载模拟信号之间的干扰。 线性光耦隔离电路的设计 所设计的线性光耦隔离电路是由两个光电耦合器、两个偏置输入电路和一个差分放大电路组成，框图如图1所示。   因为光电耦合器有其特有的工作线性区，偏置输入是用来调节光电耦合器(1)的输入电流，使其工作在线性区。而光电耦合器(2)和偏置输入(2)通过差分放大电路来耦合光电耦合器(1)的漂移和非线性。差分放大电路还用来得到放大的模拟信号。 光耦隔离放大电路采用TLP521-2光电耦合器、LF356普通一路放大器和LF347普通四路放大器。TLP521-2光电耦合器是集成了图1中光电耦合器(1)和(2)，LF356主要用于信号输入前的信号处理，一方面保证光电耦合器工作在线性区，另一方面，对输入信号作简单的放大。LF347则组成差分放大电路。所以光耦隔离放大电路的结构图如图2所示。   线性光耦隔离电路的接线原理如图3所示。   图中，LF356为放大器(1)，中间两个光电耦合器由TLP521-2构成，后面四个放大器由LF347构成。 线性光耦隔离电路的工作原理 光电耦合器的工作特性 TLP521-2光电耦合器是由两个单独的光电耦合器组成。一般来讲，光电耦合器由一个发光二极管和一个光敏器件构成。发光二极管的发光亮度L与电流成正比，当电流增大到引起结温升高时，发光二极管呈饱和状态，不再在线性工作区。光电二极管的光电流与光照度的关系可用IL∝Eu表述。其中，E为光照度，u=1±0.05，因此，光电流基本上随照度而线性增大。但一般硅光电二极管的光电流是几十微安，对于光敏三极管，由于其放大系数与集电极电流大小有关，小电流时，放大系数小，所以光敏三极管在低照度时灵敏度低，而在照度高时，光电流又呈饱和趋势。达不到线性效果。 因为不同的光电耦合器有不同的工作线性区，所以，在试验过程中，应该首先找到光电耦合器的线性区。光电耦合器TLP521-2的电流线性区大约为1～10mA。 光电耦合器的偏置输入电路可以决定输入它的电流的范围，偏置电路设计的好，可以使得输入电流在很大范围内变化时，光电耦合器依然工作在线性区。 差分放大电路工作原理 本电路中差分放大电路采用多运放、可增益、可调零电路。图3中，两个光电耦合器的输出分别通过放大器(2)和(3)输入到放大器(4)的同相端和反相端，再差分放大到输出。放大器(5)主要是用来调零。其中，光电耦合器(2)的偏置输入电路通过放大电路来补偿光电耦合器(1)的漂移以及非线性部分。一旦补偿奏效，电路的输出就只与光电耦合器(1)的输入有关。 线性光隔离电路在程控电压源中的应用 本电路所用输入电压是由PC机给定，该电压由程序控制，并且可调节。通过D/A转换，变成模拟信号后，送到光耦合隔离放大电路的输入端，由隔离放大电路隔离放大后从放大器(5)输出。同时在输出端找一个反馈点，同样通过隔离放大电路和A/D转换返回PC机，通过反馈调整程序，使输出更精确。 本实验所要求的PC机给定电压为0-5V，输出要求达到0-12V。 光耦合隔离电路在程控电压源中应用的框图如图4所示。 由于试验的目的是为了得到不受输入影响的精确模拟信号，电路首先要凋零，即在零输入状态下保证输出为零。调试步骤如下： 调节放大器(1)的反相端，使输入电压为零(即接地)。 为保证光电耦合器(1)工作在线性区，调节放大器(1)同相端的输入电压，使输出电压达到一个线性度较好的工作区。 调节光电耦合器(2)，使得两个耦合器的输入电流完全相同(因为其电流工作特l生)，从而使得输出电流也近似相同(因为电子元器件本身的误差，不可能完全相同)。 调节放大器(2)和(3)的正相输入电压，使两者相等。这样，在放大器(4)的输出端可以得到一个接近零的输出(也不能完全为零)。R12为放大倍数调节电阻。 调节R17使得放大器(5)输出端电压为零，即PR17为调零电阻。 根据所给输入电压Vin调节放大倍数，得到所需电压Vout。 通过试验及调试，得到一组线性度很好的数据。 调试中应注意的问题 电路中所有+Vcc均为+12V，-Vcc均为-12V，GND为地，但光电耦合器左右两边用两套电源，以避免信号干扰。 对单个放大器而言，在调试时，尽量让输出电压在12V以下。 光电耦合器的输入电流应在2～10mA为宜(这是光电耦合器的线性区，电流太大或太小都会偏离线性区)，本实验采用6.17mA(0V输入时)。且当输入电压Vin从0～5V改变时，光电耦合器(1)的输入电流应尽量在一个较小的范围内变化，这样可以尽可能保证输入电流在光电耦合器的线性区内变化。 电压放大过程实际由两部分组成，第一部分为放大器(1)，第二部分为后四个放大器组成的集成运放块。[!--empirenews.page--] 结束语 研究结果表明，上述光耦隔离放大电路可用于多种模拟信号的隔离，尤其是隔离数字信号对模拟信号的干扰。它的优点主要体现在体积小、寿命长、价格便宜、输入与输出之间绝缘、单向传输信号，且工作频率可以高达上百千赫，可以用于频率要求较宽的电路设计。它除了具有通常光电耦合器所特有的性能外，还具有输出线性度好、光漂移影响小等特点，因此可以用来消除测控系统的外部干扰，抑制计算机的数字信号对模拟信号的干扰等。 光耦隔离放大电路由于其简单的电路设计及良好的输出特性，在数字电路上得到广泛的应用，尤其是对于小成本投入、高精度电路的设计，有很大的优势。

时间：2015-05-20 关键词： 电源技术解析 线性光耦 隔离电路 程控电压源

高压隔离线性光耦放大电路

该电路对各路信号进行放大、校正，供A/D转换使用。我们采用线性光耦合放大电路。线性光耦合器件TIL300的输入输出之间能隔离3500V的峰值电压，可以有效地将测量通道与计算机系统隔离开来，使计算机系统避免测量通道部分较高电压的危害，对信号放大的线性度也很好。 多路输入和信号调理电路如图1所示。 图1中TIL300是光线光耦合器件，适合交流与直流信号的隔离放大，主要技术指标如下：   *带宽＞200kHz； *传输增益稳定度为±0.05%/℃； *峰值隔离电压为3 500V。 C104是0.1μF的独石电容，防止电路产生震荡。TIL300内部D0是发光二极管，其电流工作点If可选为10mA。D1、D2为光敏二极管，它们受D0的激发分别产生电流Ip1和Ip2，其大小与If有关： Ip1=K1·If Ip2=K2·If 其中K1·If、K2·If表明Ip1,Ip2随If的变化规律，可称为光耦合函数。由于D1、D2用相同的工艺作成并与D0封装在一起，因此，它们的光耦合函数的变化规律相当一致，故可设： K=Ip2/Ip1=(K2·If)/(K1·If) （1） 实际上可以把K看作常数，K的值是TIL300的电气参数，典型值为1。参数取值范围为0.75～1.25。  U1构成一个负反馈放大器，其同相输入端和反相输入端的电压应近似相等，即满足式（2）： Vi≈Ip1·R1 （2） U3是一个射极跟随器，输入阻抗很高，输出电压Vo等待输入端电压： Vo≈Ip2·R2 (3) 于是高压隔离线性光耦合放大电路的增益可由式（4）计算： Vo/Vi=(Ip2/Ip1)·(R2/R1)=K(R2/R1) (4) 由于被测量的蓄电池电压是由R3、R4、R5分压后输入U1同相端的，所以 Vi=E·[R5/R3+R4+R5]] (5) E是蓄电池的端电压，由此可得： Vo=K·(R2/R1)·[R5/(R3+R4+R5)·E (6) 式（6）表明Vo与E是线性关系。 I+12V是个独立电源，用于U1和TIL300的输入部分；±12V也是个独立电源，用于U3和TIL300的输出部分。这两个电源的隔离对电路的高压隔离性能有很大影响，应选用电源变压器中两组彼此有良好绝缘的线圈来制作。 微型继电器输入端串接的50Ω电阻是测量回路中的限流电阻、防止意外短路或绝缘不良产生过大电流烧毁器件或毁坏蓄电池。由于U1运算放大器的输入阻抗很高，50Ω限流电阻对测量精度无影响。这些限流电阻应选择功率值大于1W的金属膜电阻。 调节电位器R4可以适应不同端电压的蓄电池。 限于篇幅，其它电路不再介绍。 实际运行表明，该电路整修系统运行状况良好。

时间：2012-02-27 关键词： 放大电路 高压隔离 线性光耦

仪用线性光耦合电路

时间：2011-10-11 关键词： 电路 模拟电路 线性光耦