DATE - 2017/09/05
UTC 光耦合 IC
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光耦合IC應用
光電耦合元件廣泛用於電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振盪器、信號隔離、級間隔離、數位儀錶、
遠距離信號傳輸（工業通訊）、脈衝放大、固態繼電器（SSR）、儀器儀錶、通信設備及微機電介面中。
在單片開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦回饋電路，通過調節控制端電流來改變占空比，達到精密穩壓目的。
UTC UPC817是一款4PIN DIP光電晶體管光電耦合器
使用UTC的先進技術為客戶提供，輸入和輸出之間的高隔離電壓等
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光電耦合器的入門知識講解
隨著光電耦合器對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，它在各種電路中得到廣泛的應用。
目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。
下面我們就一起來學習有關光電耦合器的一些基礎知識。
一、正確認識光電耦合器
光電耦合器（optical coupler,英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。
光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉換器件.它由發光源和受光器兩部分組成。
把發光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內，彼此間用透明絕緣體隔離。
發光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發光源為發光二極體，受光器為光敏二極體、光敏三極體等等。
它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。
二、光電耦合器的抗干擾特性分析
光電耦合器之所以在傳輸信號的同時能有效地抑制尖脈衝和各種雜訊干擾，使通道上的信號雜訊比大為提高，主要有以下幾方面的原因：
（1）光電耦合器的輸入阻貳很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻貳較大，通常為105~106Ω。據分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，
但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓會很小，只能形成很微弱的電流，由於沒有足夠的能量而不能使二極體發光，從而被抑制掉了。
（2）光電耦合器的輸入迴路與輸出迴路之間沒有電氣聯繫，也沒有共地；之間的分佈電容極小，
而絕緣電阻又很大，因此迴路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻貳耦合的干擾信號的產生。
（3）光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當外部設備出現故障，甚至輸入信號線短接時，也不會損壞儀錶。
因為光耦合器件的輸入迴路和輸出迴路之間可以承受幾千伏的高壓。
（4）光電耦合器的回應速度極快，其回應延遲時間只有10μs左右，適於對回應速度要求很高的場合。
三、光電耦合器的簡易測試
由於光電耦合器的組成方式不盡相同，所以在檢測時應針對不同的結構特點，採取不同的檢測方法。
例如，在檢測普通光電耦合器的輸入端時，一般均參照紅外發光二極體的檢測方法進行。
對於光敏三極體輸出型的光電耦合器，檢測輸出端時應參照光敏三極體的檢測方法進行。
1.萬用表檢測法
這裡以MF50型指針式萬用表和4腳PC817型光電耦合器為例，說明具體檢測方法：首先，將指針式萬用表置於“R×100”（或“R×1k”）電阻擋，
紅、黑表筆分別接光電耦合器輸入端發光二極體的兩個引腳。如果有一次錶針指數為無窮大，
但紅、黑表筆互換後有幾千至十幾千歐姆的電阻值，則此時黑表筆所接的引腳即為發光二極體的正極，紅表筆所接的引腳為發光二極體的負極。
四、光電耦合器的選取原則
在設計光耦光電隔離電路時必須正確選擇光耦合器的型號及參數，選取原則如下：
（1）由於光電耦合器為信號單向傳輸器件，而電路中數據的傳輸是雙向的，電路板的尺寸要求一定，結合電路設計的實際要求，就要選擇單晶元集成多路光耦的器件；
（2）光耦合器的電流傳輸比（CTR）的允許範圍是不小於500%.因為當CTR<500%時，光耦中的LED就需要較大的工作電流（>5.0 mA），
才能保證信號在長線傳輸中不發生錯誤，這會增大光耦的功耗；
（3）光電耦合器的傳輸速度也是選取光耦必須遵循的原則之一，光耦開關速度過慢，無法對輸入電平做出正確反應，會影響電路的正常工作。
（4）推薦採用線性光耦。其特點是CTR值能夠在一定範圍內做線性調整。設計中由於電路輸入輸出均是一種高低電平信號，
故此，電路工作在非線性狀態。而在線性應用中，因為信號不失真的傳輸，所以，應根據動態工作的要求，設置合適的靜態工作點，使電路工作在線性狀態。
通常情況下，單晶元集成多路光耦的器件速度都比較慢，而速度快的器件大多都是單路的，大量的隔離器件需要佔用很大布板面積，
也使得設計的成本大大增加。在設計中，受電路板尺寸、傳輸速度、設計成本等因素限制，無法選用速度上非常佔優勢的單路光耦器件，在此選用TOSHIBA公司的TLP521-4.
五、使用光電耦合器要注意的事項
1）在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別採用獨立的電源，若兩端共用一個電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義。
2）當用光電耦合器來隔離輸入輸出通道時，必須對所有的信號（包括數位量信號、控制量信號、狀態信號）全部隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯繫，否則這種隔離是沒有意義的。
電路中為什麼要使用光耦器件？
一、電路中為什麼要使用光耦器件？
電氣隔離的要求。A與B電路之間，要進行信號的傳輸，但兩電路之間由於供電級別過於懸殊，一路為數百伏，另一路為僅為幾伏；兩種差異巨大的供電系統，無法將電源共用；
A電路與強電有聯繫，人體接觸有觸電危險，需予以隔離。而B線路板為人體經常接觸的部分，也不應該將危險高電壓混入到一起。兩者之間，既要完成信號傳輸，又必須進行電氣隔離；
運放電路等高阻貳型器件的採用，和電路對模擬的微弱的電壓信號的傳輸，使得對電路的抗干擾處理成為一件比較麻煩的事情——從各個途徑混入的雜訊干擾，有可能反客為主，將有用信號“淹沒”掉；
除了考慮人體接觸的安全，又必須考慮到電路器件的安全，當光電耦合器件輸入側受到強電壓（場）衝擊損壞時，因光耦的隔離作用，輸出側電路卻能安全無恙。
以上四個方面的原因，促成了光耦器件的研製、開發和實際應用。光耦的基本作用，是將輸入、輸出側電路進行有效的電氣上的隔離；能以光形式傳輸信號；有較好的抗干擾效果；
輸出側電路能在一定程度上得以避免強電壓的引入和衝擊。
二、光電耦合器件的一般屬性：
1、結構特點：輸入側一般採用發光二極體，輸出側採用光敏晶體管、集成電路等多種形式，對信號實施電-光-電的轉換與傳輸。
2、輸入、輸出側之間有光的傳輸，而無電的直接聯繫。輸入信號的有無和強弱控制了發光二極體的發光強度，而輸出側接受光信號，據感光強度，輸出電壓或電流信號。
3、輸入、輸出側有較高的電氣隔離度，隔離電壓一般達2000V以上。能對交、直流信號進行傳輸，輸出側有一定的電流輸出能力，有的可直接拖動小型繼電器。
特殊型光耦器件能對毫伏，甚至微伏級交、直流信號進行線性傳輸。
4、因光耦的結構特性，輸入、輸出側需要相互隔離的獨立供電電源，即需兩路無“共地”點的供電電源。下述一、二類光耦輸入側由信號電壓提供了輸入電流通路，
但實質上輸入信號迴路，也是有一個供電支路的；而線性光耦，則輸入側與輸出側一樣，是直接接有兩種相隔離的供電電源的。
三、在變頻器電路中，經常用到的光電耦合器件，有三種類型：
1、一種為三極體型光電耦合器，如PC816、PC817、4N35等，常用於開關電源電路的輸出電壓採樣和誤差電壓放大電路，
也應用於變頻器控制端子的數字信號輸入迴路。結構最為簡單，輸入側由一隻發光二極體，輸出側由一隻光敏三極體構成，主要用於對開關量信號的隔離與傳輸；
2、第二種為集成電路型光電耦合器，如6N137、HCPL2601等，輸入側發光管採用了延遲效應低微的新型發光材料，
輸出側為門電路和肖基特晶體管構成，使工作性能大為提高。
其頻率響應速度比三極體型光電耦合器大為提高，在變頻器的故障檢測電路和開關電源電路中也有應用；
3、第三種為線性光電耦合器，如A7840。結構與性能與前兩種光耦器件大有不同。
在電路中主要用於對mV級微弱的模擬信號進行線性傳輸，在變頻器電路中，往往用於輸出電流的採樣與放大處理、主迴路直流電壓的採樣與放大處理。
