光耦继电器的应用特点以及选取原则！-先进光半导体

    光耦（以下简称光耦）是一种由发光器件和光敏器件组成的光电器件。它能实现电信号到光信号的转换，并将输入信号与输出信号隔离。目前，光耦合器大多采用砷化镓红外发光二极管作为输入，硅光二极管、硅光三极管和光触发晶闸管作为输出。由于900-940nm砷化镓红外发光二极管的峰值波长与硅光电器件的峰值波长相匹配，可以获得较高的信号传输效率。

    并行接口也称为“并行端口”，是一种增强的双向并行传输接口。所谓“并行口”是指8位数据同时通过并行线传输。数据传输速度大大提高，但并行传输线的长度有限。所谓“长线”是相对于数据传输速度而言的。例如，当数据传输速率为9600b/s时，可以将20m电缆视为长线。随着传输线长度的增加，干扰会增加，信号不能长距离传输。隔离和浮动输电线路是解决上述问题的较好方法。两个光电隔离装置之间的公共接地线可以拆除。同时，在光电信号转换中，对于光耦而言，只要其输入端有一定的电流，其输出端就可以输出相应的数字信号。因此，逻辑电平的信号传输就成为定电流回路中电流的状态传输。通过适当增加电流（低阻传输），信号中的电噪声完全限制在选定的开关电流幅度内，即相对较弱的干扰信号电流不能改变有用信号电流的状态，有效地抑制干扰，提高信息传输的可靠性。增加数据传输距离。光耦合器一般由光发射、光接收和信号放大三部分组成。输入电信号驱动发光二极管（LED）发射特定波长的光。它被光电探测器接收并产生光电流，该光电流被进一步放大然后输出。完成了电、光、电的转换，起到输入、输出和隔离的作用。由于光耦合器的输入输出之间的隔离性和电信号传输的单向性，使得光耦合器具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。由于光耦合器的输入端是电流模低阻元件，具有很强的共模抑制能力。因此，作为长期信息传输的终端隔离元件，可以大大提高信噪比。作为计算机数字通信和实时控制中的一种信号隔离接口器件，可以大大提高计算机的可靠性。

    2.光耦特性

    光耦的主要优点是信号单向传输，输入输出之间完全电隔离，抗干扰能力强，使用寿命长，传输效率高。广泛应用于电平转换、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、仪器仪表、通信设备、微机接口等领域。在开关电源中，利用线性光耦构成光耦反馈电路，通过调节控制端的电流来改变占空比，达到精确稳压的目的。

    光耦合器的主要技术参数包括正向压降VF、正向电流if、电流传输比CTR、输入级和输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极的反向击穿电压V（BR）CEO、集电极-发射极的饱和电压VCE（SAT）。此外，在传输数字信号时还应考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等。CTR是光耦合器的一个重要参数，通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时，等于直流输出电流IC和直流输入电流的百分比，if:CTR=IC/if&times，100%。

    CTR为20%～300%（4N35），PC817为80%～160%，达林顿耦合器（430）为100%～5000%。这表明后者只需要很小的输入电流就可以获得相同的输出电流。

    三。光耦选择原则

    在设计光耦隔离电路时，必须正确选择光耦的型号和参数：

    （1）由于光耦是单向信号传输器件，电路中的数据传输是双向的，因此对电路板的尺寸要求一定。结合电路设计的实际要求，选用单片集成多通道光耦器件。

    （2）光耦电流传输比（CTR）的允许范围不小于500%。当CTR小于500%时，光耦中的LED需要较大的工作电流（>5.0mA），以保证信号在长期传输中不会出错，这将增加光耦的功耗。

    （3）光耦的传输速度也是选择光耦必须遵循的原则之一。光耦的开关速度太慢，无法对输入电平做出正确响应，影响电路的正常工作。

    （4）建议采用线性光耦。其特点是CTR值可在一定范围内线性调整。由于电路的输入和输出都是高电平和低电平信号，电路工作在非线性状态。在线性应用中，由于信号传输不失真，因此应根据动态工作的要求设置适当的静态工作点，使电路工作在线性状态。

    一般来说，单片集成多通道光耦的速度比较慢，而且快的器件大多是单向的，大量的隔离器件需要占用大面积的布板，这也使得设计成本大大增加。在设计中，受电路板尺寸、传输速度、设计成本等因素的限制，不可能选择速度占主导地位的单通道光耦器件。这里选择东芝公司的tlp521-4。

    4tlp521-4简介

    光电隔离模块tlp521-4（GB）是一种具有完整基极发射极的优秀的固定延时光耦合器。它具有最佳的转换速度和高温性能。该器件的主要特点是：电流转换率100%～500%，隔离电压2500vrms（min），收发电压55v（min），漏电流loμa（max）（TA=85℃），最小转换时间42μs。

    tlp52l-4（GB）的典型电路如图所示，tlp521-4（GB）的最大传输延迟时间为42μs，系统需要在1ms内完成8字节的读写，最大传输延迟时间已达到电路传输延迟时间的水平，传输速度完全可以满足长线传输的要求。通过对其输入的控制，可根据工作需要开启或关闭光耦。输入控制端高时，光耦工作正常。输入信号耦合到输出端，当输入控制端为低电平时，输出集电极开路，三极管被切断，显示高电阻状态。

    将上述方法应用于并行口长线传输电路，在保持并行口传输速度优势和系统结构不变的前提下，保证了信号传输的准确性。在长距离并行口传输中，只要对原有的短距离并行口电路稍加改动，就可以保证双方的高速隔离和通信，具有很大的实用价值。

    先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统．智能电表．自动检测设备．电信设备．测量仪器．医疗设备．通信设备．PC端．安防监控．O/A设备．PLC控制器．I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。