光電耦合器的結(jié)構(gòu)及性能檢測(cè)方法

光電耦合器是以光為媒介，用來(lái)傳輸電信號(hào)的器件。通常是把發(fā)光器與受光器(光電半導(dǎo)體管)封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光照之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端引出，從而實(shí)現(xiàn)了電—光—電的轉(zhuǎn)換。

由于光電耦合器具有抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、傳輸效率高等特點(diǎn)，廣泛用于電氣隔離、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、開(kāi)關(guān)電路、脈沖放大、固態(tài)繼電器、儀器儀表和微型計(jì)算機(jī)接口電路中。

結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程

光電耦合器是由一只發(fā)光二極管和一只受光控制的光敏晶體管(常見(jiàn)為光敏三極管)組成的，常見(jiàn)的光電耦合器外形有管式、雙列直插式等，與集成電路相似，應(yīng)用較多的是雙列直插式。其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)如圖11-9所示。

光電耦合器的工作過(guò)程如下：光敏三極管的導(dǎo)通與截止，是由發(fā)光二極管所加正向電壓控制的。當(dāng)發(fā)光二極管加上正向電壓時(shí)，發(fā)光二極管因有電流通過(guò)而發(fā)光，使光敏三極管內(nèi)阻減少而導(dǎo)通;反之，當(dāng)發(fā)光二極管不加正向電壓或所加正向電壓很小時(shí)，發(fā)光二極管中無(wú)電流通過(guò)或通過(guò)電流很小，發(fā)光強(qiáng)度減弱，光敏三極管的內(nèi)阻增大而截止。

光電耦合器的種類很多，主要有通用型(又分有基極引線、無(wú)基極引線兩種)、達(dá)林頓型、施密特型、高速型、光纖型、光敏晶閘管型(又分單向晶閘管、雙向晶閘管)、光敏場(chǎng)效應(yīng)管型等。

性能檢測(cè)

(1)靜態(tài)檢測(cè)

由于光電耦合器中的發(fā)射管與接收管是互相獨(dú)立的，因此可用萬(wàn)用表單獨(dú)檢測(cè)這兩部分的好壞。檢測(cè)可分三步進(jìn)行。

第一步：利用 R × 100(或 R × 1k)擋測(cè)量光發(fā)射二極管的正、反向電阻，檢測(cè)其單向?qū)щ娦浴０l(fā)光二極管具有一般二極管的單向?qū)щ姷奶匦裕凑螂娮栊。聪螂娮璐蟆ＭǔＵ螂娮铻閹装贇W，反向電阻為幾千歐或幾十千歐。如果檢測(cè)結(jié)果正、反向電阻非常接近，表明發(fā)光二極管性能欠佳或已損壞。檢測(cè)時(shí)，要注意只能使用萬(wàn)用表的 R × 10、R × 100 或 R × 1k 擋，不能使用 R × 10k 擋，因?yàn)榘l(fā)光二極管工作電壓一般在 1.5～2.3V，萬(wàn)用表 R × 10k 擋電池電壓為 9～15V，會(huì)導(dǎo)致發(fā)光二極管擊穿。

第二步：檢測(cè)光接收管的集電結(jié)與發(fā)射結(jié)的正、反向電阻。將萬(wàn)用表量程開(kāi)關(guān)撥在 10 × 1k 擋，黑表筆接 c 極，紅表筆接 e 極，指針應(yīng)微動(dòng);對(duì)調(diào)兩表筆再測(cè)，指針應(yīng)不動(dòng)。也就是說(shuō)，無(wú)論正、反向測(cè)量其阻值均應(yīng)為無(wú)窮大，否則光敏三極管損壞。

第三步：用R × 10k 擋檢測(cè)光發(fā)射管與光接收管之間的絕緣電阻。用萬(wàn)用表的R × 10k 擋檢測(cè)其初、次級(jí)之間的絕緣電阻值，應(yīng)測(cè)量?jī)纱?即兩表筆對(duì)調(diào)一次)。光電隔離器初、次級(jí)絕緣電阻應(yīng)為∞。上述發(fā)光二極管或光敏三極管只要有一個(gè)損壞，或者它們之間絕緣不良，則該只光電耦合器不能正常使用。

(2)性能測(cè)量

檢測(cè)電路，光電耦合器的發(fā)光二極管兩輸入端接入兩節(jié) 1.5V 的電池，二極管正端接電池正極，負(fù)端接電池負(fù)極，R 為限流電阻。用萬(wàn)用表R × 1 擋測(cè)光敏三極管正向電阻值，應(yīng)為10～30Ω ，反向電阻值為∞，說(shuō)明光電耦合器性能良好。若所測(cè)數(shù)值遠(yuǎn)離上述值，則表明耦合器性能欠佳或損壞。

運(yùn)用上述方法檢測(cè)不同型號(hào)的光電耦合器時(shí)因其引腳不同，發(fā)光二極管工作電壓的接法也應(yīng)有所不同。所以在檢測(cè)時(shí)，應(yīng)先根據(jù)其內(nèi)部電路找出其輸入與輸出端的引腳，然后根據(jù)其發(fā)光二極管工作電壓并串入相應(yīng)的限流電阻R后，再測(cè)光敏三極管c、e極之間的正、反向電阻。