光電耦合器電路

1 光電耦合器開關電路
對於開關電路，往往要求控制電路和開關電路之間要有很好的電隔離，這對於一般的電子開關來說是很難做到的，但採用光電耦合器就很容易實現了。圖46?中（a）所示電路就是用光電耦合器組成的簡單開關電路。
在圖中，當無脈衝信號輸入時，三極體BG處於截止狀態，發光二極體無電流流過不發光，則a、b兩端電阻非常大，相當於開關“斷開”。當輸入端加有脈衝信號時，BG導通，發光二極體發光，則a、b兩端電阻變得很小，相當於開關“接通”。故稱無信號時開關不通，為常開狀態。
圖46—4中（b）所示電路則為“帶閉”狀態，因為無信號輸入時，雖BG截止，但發光二極體有電流通過而發光，使a、b

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兩端處於導通狀態，相當於開關“接通”。當有信號輸入時，BG導通，由於BG的集電結壓降在0．3V以下，遠小於發光二極體的正嚮導通電壓，所以發光二極體無電流流過不發光，則a、b兩端電阻極大，相當於開關“斷開”，故稱“常閉”式。
可見，開關a、b端在電路中不受電位高低的限制，但在使用中應滿足a端電位為正，b端為負，並使U&ab＞3V為好，同時還應注意Uab應小於光電三極體的BVceo。
依據圖46—4的原理，光電耦合器可以組成如圖46—5中（a）、（b）等多種形式。

ͼ46-5

圖中（a）為單刀雙擲開關電路，其中外接二極體D的作用，是保證輸入正脈衝信號時“od”組接通，“ob”組關斷。圖中（b）為雙刀雙擲開關電路，無輸入信號時，BG截止，“ob”與“od”組斷開，“oa”與“oc”組接通；BG導通（即有信號輸入時），“ob”與“od”組接通，而“oa”與“oc”組斷開。它們適於自動控制和遙控設備中使用。

2 光耦合的可控硅開關電路
圖46—6中（a）所示電路為光耦合器構成的可控硅開關電路。可控硅SCR的觸發電壓取自電阻R，其大小由通過光電三極體的電流決定，直接由輸入電壓控制。該電路簡單，控制端與輸出端有可靠的電隔離。

ͼ46-6

圖中（b）所示電路，為控制負載為純電阻（如白熾燈泡）的開關電路，圖中R1的阻值由下式確定：R1＝V/1．2A，1．2A為雙向開關的額定電流。當主電網電壓為220V時，V＝/2·220=308V，則R1=308/1．2=250Ω．所以，可控硅SCR的規格應依R1的大小進行選擇。
當開關電路的負載為感性負載（如電動機等），則由於流過感性負載（線圈）的電流與電壓的相位不同，需增加相應元件，方能保證開關電路的正常工作，如圖46?所示。
圖中雙向可控硅SCR的觸發電流，是由R3與C的不同數值而決定的，見表46—1。
表46—1 IG、R3及三者關係表
/IG(Ma)/R3(kΩ)/C(μF)
/15/2.4/0.1
/30/1.2/0.2
/50/0.8/0.3/
圖46—7的開關電路，特別適於遙控時選用。

ͼ46-7
3 光電耦合器電平轉換電路
對於不同電平的轉換電路或輸入、輸出電路的電位需要分開時，採用光電耦合器就顯得十分方便了。
中圖46—9的（a）與（b）圖示電路，就是5V電源的TTL集成電路與15V電源的HTL集成電路，相互連接進行電平轉換的基本電路。

ͼ46-9

圖（a）中，TTL門電路導通時，即輸出低電平，發光二極體導通，光電三極體輸出高電平；TTL門電路截止時，發光二極體截止，光電三極體輸出低電平。
圖（b）中，則是利用TTL截止輸出高電平，發光二極體導通，光電三極體輸出低電平；TTL導通輸出低電平，發光二極體截止，光電三極體輸出高電平。
在進行具體應用時，因CMOS集成電路在低電平時的電流只有1～2mA，難以直接驅動所接的負載，故一般需加一級三極體放大電路來驅動。
4 光電耦合器高壓穩壓電路
串聯型穩壓電路，比較放大管需選用耐壓高的三極體，若利用光電耦合器的輸入與輸出間絕緣良好的特點，便可實現高壓控制。
圖46—10中的（a）與（b）所示的電路，就是利用光電耦合器的高壓穩壓電路。

ͼ46-10

圖（a）中，當輸出電壓因某種原因導致升高時，則BG5的偏壓增加，發光二極體的正向電流增大，使光電三極體集電結電壓減小，即引起調整管BG1發射結電壓下降，其集電結電壓上升，從而使原來升高的輸出電壓減小，保持輸出電壓的穩定。BG3管為限流保護電路。光電耦合器是工作在放大狀態的。
5 用於雙穩態輸出的光耦合電路


圖46-8（a）

圖46—8中（b）所示電路為光電耦合開關的施密特電路。當輸入電壓U1為低電平時，光電三極體C、e間呈高電阻，BG1導通，BG2截止，則輸出電壓U0為低電平；當輸入電壓U1大於鑒幅值時，光電三極體c、e間呈低電阻，則BG1截止，BG2導通，輸出的電壓U0為高電平。調節電阻R3，即改變鑒幅電平。

圖46-8（b）
6 光電耦合器組成開關電路
圖1電路中，當輸入信號ui為低電平時，晶體管V1處於截止狀態，光電耦合器B1中發光二極體的電流近似為零，輸出端Q11、Q12間的電阻很大，相當於開關“斷開”；當ui為高電平時，v1導通，B1中發光二極體發光，Q11、Q12間的電阻變小，相當於開關“接通”．該電路因Ui為低電平時，開關不通，故為高電平導通狀態．同理，圖2電路中，因無信號(Ui為低電平)時，開關導通，故為低電平導通狀態．