光耦继电器电路操作原理-先进光半导体

    光耦继电器电路操作（光电耦合器）本质上是一个光电晶体管和一个LED组合在一起的封装。下图显示了DIL塑料封装中一个这样的设备的典型电路和端子布置。当电流在LED中流动时，发射的光被导向光电晶体管，从而在晶体管中产生电流。光耦合器可以用作开关，在这种情况下，LED和光电晶体管通常都处于关闭状态。通过LED的电流脉冲使晶体管在脉冲持续时间内导通。线性信号耦合也是可能的。由于耦合是光学耦合，因此在输入和输出端子之间存在高度的电隔离，因此有时会使用术语“光隔离器”。输出（检测器）级对输入没有影响，并且电气隔离允许低压直流源控制高压电路。

    图中的光电耦合器的部分规范分为三个部分。第一部分指定输入（LED）级的电流和电压条件。第二个处理输出（光电晶体管）阶段。第三部分定义了耦合参数。当其VCE=10V且LED的IF=10mA时，晶体管集电极电流列为5mA（典型值）。在这种情况下，输出电流与输入电流之比为50％。这称为电流传输比（CTR），对于具有晶体管输出的光电耦合器，其范围可以从10％到150％。

    直流或脉冲型耦合应用中的光耦合器电路操作如图所示。二极管电流通过在24V电源下工作的晶体管Q1的作用而导通和截止。当D1通电时，晶体管Q2导通到饱和状态。Q2的集电极电流提供负载（吸收）电流和流经电阻R2的电流。当Q2断开时，必须使用上拉电阻R2以确保负载端子保持在5V的电源电平。

    光耦合器电路操作的线性应用如图所示。5V电源通过R2向D1提供直流偏置电流，并且通过C1和R1耦合的交流信号增加和减小了二极管电流。通过D1的直流电将晶体管Q1偏置为导通状态，并且由于D1中的交流电产生的光水平变化，其发射极电流会增加和减少。R3两端产生输出电压。

    其他类型的光耦合器涉及不同类型的输出级。下图所示的三种类型是：（a）达林顿输出类型，（b）SCE输出，和（c）TRIAC输出。在（a）中，光达林顿输出级提供的CTR比BJT光电晶体管输出级高（通常为500％），但响应速度也较慢。（b）和（c）中的输出级分别是光激活SCR和光激活可控硅。它们与控制电路一起使用，其中触发电路和控制设备之间的高电气隔离是附加要求。点阅率不适用于SCR和TRIAD输出级，取而代之的是触发晶闸管所需的LED电流。

    光耦继电器输出级不适用于高负载电流。达林顿输出的最大电流水平约为150mA，SCR和TRIAC输出的典型电流为300mA。当要切换高负载电流时，光耦合器输出级用作高功率设备的触发电路。