光耦继电器在实际应用中的使用技巧！-先进光半导体

　　光耦合继电器利用光信号作为介质，实现电信号的耦合和传输，使输入输出电完全隔离，具有很强的抗干扰性。在工业测控系统中，既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分，通过光耦隔离可以很好地实现弱电与强电隔离，达到抗干扰的目的。然而，使用光耦隔离需要考虑以下几点：

　　①在隔离传输模拟量时，光耦直接用来考虑光耦的非线性；

　　第二，在实现数字量的光耦隔离时，要考虑光耦的响应速度问题；

　　③如果对输出功率要求较高，还必须考虑光耦功率接口的设计。

　　一、解决光耦非线性问题。

　　光耦的输入端为发光二极管，因此可以用发光二极管的伏安特性来表示其输入特性；输出端为光敏三极管，所以光敏三极管的伏安特性是其输出特性。可见，光耦存在非线性工作区，直接用于传输模拟量的精度较差。

　　其中一种解决方案是使用具有相同非线性传输特性的2个光电耦合器，T1和T2，以及2个射极跟踪器A1和A2。若T1和T2是同一种型号的光电耦合器，可认为它们的非线性传输特性完全一致，即K1(I1)=K2(I1)，那么放大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。这说明利用T1和T2电流传输特性的对称性，利用反馈原理，可以很好地补偿其原始非线性。

　　另外一个解决模拟量传输的办法，就是采用电压-频率转换法。在模拟量信号(假设电压信号)被输出的情况下，电压频率转换器将输出的电压信号转换为脉冲序列，并通过光耦隔离后发送。主侧的脉冲序列由频率电压转换电路还原为模拟信号。这时相当于光耦隔离的数字量，可以消除光耦非线性的影响。它是一种简单有效的模拟量传输方式。

　　当然，设计时也可以选择线性光耦，比如高速线性光耦6N135/6N136。一般线性光耦比普通光耦价格高，但使用方便，且设计简单；随着器件价格下降，采用它将成为发展趋势。

　　2：提高光耦的传输速率。

　　在设计光耦隔离型数字信号的控制系统时，光电耦合器的传输特性，即传输速度，往往成为决定系统最大数据传输率的因素。为了防止各模块间的相互干扰，同时又不降低通信波特率，在许多工业测控系统中都需要采用高速光耦来实现各模块间的相互隔离。高速光耦通常有6N135/6N136,6N137/6N138。但高速光耦的价格较高，使得设计成本增加。本文介绍两种提高普通光耦开关速度的方法。光耦合器件中的分布电容会影响传输速度，光敏三极管中存在分布电容Cbe和Cce。它的集电极负载电阻不能太小，因为光耦的电流传输量比较小，否则，输出电压的摆幅就会受到限制。然而，负载电阻不能太大，而且负载电阻RL越大，由于分布电容的存在，光耦的频率特性就越差，而且传输延时也越长。

　　T1和T2采用2个光电耦合器，T2组成互补推拉电路，提高了光耦开关速度。在脉冲上升到电“1”的时候，T1截止，T2导通。反之，当脉冲为“0”时，T1导通，T2截断。该补推挽回路的频率特性明显优于单光电耦合器。

　　另外，在光敏三极管的光敏基极上增加了正向反馈电路，从而大大提高了光耦的开关速度。实验证明，加上一个晶体管、四个电阻和一个激光器，该电路可使光耦的最大数据传输速率提高约10倍。

　　三、耦合电源接口的设计。

　　在微型计算机测控系统中，经常需要使用电源接口电路来方便地驱动各种类型的负载，如直流马达、步进马达、各种马达阀门等。该接口电路具有负载能力强，输出电流大，工作电压高等特点。实际应用表明，提高电源接口的抗干扰能力，对保证工业自动化装置的正常运行至关重要。

　　在许多情况下，在抗干扰设计中，可同时采用光耦器隔离驱动和继电器隔离驱动两种方式。通常，在启动时，对响应速度要求不高的启动操作，采用继电器隔离的方式设计功率接口；对响应时间要求较快的控制系统，采用光电耦合器设计功率接口电路。由于继电器的响应延迟时间需要几十毫秒，而光耦器的响应延迟时间一般在10毫秒以内，采用了新型的高集成度、易用的光耦器作为功率驱动接口电路设计，可达到简化电路设计和降低光耦器损耗的目的。

　　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。