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光耦器件:作用、特性及检测方法

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:光耦合器的一般属性1)结构特点:输入侧一般采用发光二极管,输出侧采用光敏晶体管、集成电路等多种形式,对信号实施电-光-电的转换与传输。特殊型光耦器件能对毫伏级交、直流信号进行线性传输。图8-22 光耦合器电路构成和在线检测示意图在实际检修中,离线电阻测量不是很便利,上电检测各引脚电压则较为方便和准确。有时暂时短接输入、输出侧,同时检测和观察电路中电压的动态变化,做出对光耦合器的故障判断。

光耦器件:作用、特性及检测方法

出于电气隔离、提高操作安全性和提高抗干扰性能的要求,数字信号输入、输出端子电路多采用光耦器件,由此可以将输入、输出侧电路达到有效的电气上的隔离,对输入信号以电、光、电的能量转换方式进行传输,有较好的抗干扰效果;输出侧(或输入侧)电路能在一定程度上得以避免强电压的引入和冲击。

(1)光耦合器的一般属性

1)结构特点:输入侧一般采用发光二极管,输出侧采用光敏晶体管集成电路等多种形式,对信号实施电-光-电的转换与传输。

2)输入、输出侧之间有光的传输,而无电的直接联系。输入信号的有无和强弱控制了发光二极管的发光强度,而输出侧光敏元件接收光信号,转变为电压或电流信号输出。

3)输入、输出侧有较高的电气隔离度,隔离电压一般达2000V以上。能对直流信号进行传输,输出侧有一定的电流输出能力,有的可直接驱动小型继电器。特殊型光耦器件(线性光耦合器)能对毫伏级交、直流信号进行线性传输。

4)因光耦器件的结构特性,输入、输出侧需要相互隔离的两套独立供电电源,即需两路无“共地”点的供电电源,以形成输入侧和输出侧独立的信号电流回路。这一特点,在故障检修中尤需注意。

常用光耦器件,内部晶体管型光耦合器,如PC816、PC817、4N35等,结构最为简单,输入侧由一只发光二极管,输出侧由一只光敏晶体管构成。

(2)光耦器件的测量与在线检测

PC817光耦器件,输入端工作电压降约为1.2V,输入工作电流范围一般为5~30mA,典型应用值为10mA;输出最大电流为1A左右,因而可直接驱动小型继电器,输出饱和压降小于0.4V。可用于几十kHz较低频率信号和直流信号的传输。对输入电压/电流有极性要求。当形成正向电流通路时,输出侧两引脚呈现通路状态,正向电流小于一定值或承受一定反向电压时,输出侧两引脚之间为开路状态。

测量方法:

1)数字万用表二极管档,测量输入侧正向压降为1.2V,反向无穷大;输出侧正、反压降或电阻值均接近无穷大。(www.xing528.com)

2)指针式万用表的×10k电阻档,测其1、2脚,有明显的正、反电阻差异,正向电阻约为几十kΩ,反向电阻无穷大;3、4脚正、反向电阻值为无穷大。

3)两表测量法。用指针式万用表的×10k电阻档(能提供15V或9V、几十μA的电流输出),正向接通1、2脚(黑表笔搭1脚),用另一表的电阻档用×1k测量3、4脚的电阻值,当1、2脚表笔接入时,3、4脚之间呈现20kΩ左右的电阻值,脱开1、2脚的表笔,3、4脚间电阻变为无穷大。

4)可用一个直流电源串入电阻,将输入电流限制在10mA以内。输入电路接通时,3、4脚(电阻值很小)为通路状态,输入电路开路时,3、4脚电阻值无穷大。

3)、4)种测量方法比较准确,如用同型号光耦器件相比较,甚至可检测出失效器件(如输出侧电阻过大)。

上述测量是新器件装机前的必要过程。对上线不便测量的情况下,必要时也可将器件从电路中拆下,离线测量,进一步判断器件的好坏。

上电检测方法(以图8-22电路为例):

光耦器件的输入、输出侧电压状态具有“反相器特点”,当输入端1、2引脚之间为1(1.2V)时,输出端3、4脚之间电压值为0(0V);当输入端1、2引脚之间为0(0V)时,输出端3、4脚之间电压值为1(+5V)。当光耦合器用于传输脉冲(如频率信号)信号时,在工作状态,输入端两引脚之间电压值约为0.6V,输出端两引脚之间电压值约为2.5V。

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图8-22 光耦合器电路构成和在线检测示意图

在实际检修中,离线电阻测量不是很便利,上电检测各引脚电压则较为方便和准确。要采取措施,将输入侧电压变动一下,根据输出侧产生的相应的变化(或无变化),测量判断该器件的好坏。即打破故障电路中的“平衡状态”,使之出现“暂态失衡”,从而将故障原因暴露出来。有时暂时短接输入、输出侧,同时检测和观察电路中电压的动态变化,做出对光耦合器的故障判断。

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