文中主要是有關(guān)光耦隔離的有關(guān)詳細(xì)介紹，并主要對(duì)光耦隔離的I/O以及接線方法開(kāi)展了詳細(xì)的論述。

　　光耦隔離I/O操縱

　　1.Source?Input?多用途操縱接線端子與開(kāi)發(fā)射極的PLC及外界開(kāi)關(guān)電源相接???﹙1﹚?外界開(kāi)關(guān)電源為12.4V時(shí)輸出波型光滑，如下圖由此可見(jiàn)：

　　2.Source?Input?多用途操縱接線端子與開(kāi)發(fā)射極的PLC立即相接，這時(shí)大家沒(méi)有加外界開(kāi)關(guān)電源?，因而僅有內(nèi)部固定不動(dòng)電源的作用，大家能看輸出鍵入電流為24.4V，輸出電壓為5.04V，其I/O工作電壓平面圖以下：

　　光耦隔離技術(shù)性使用技巧

　　光耦合器（通稱光電耦合器），是一種把發(fā)亮部件和感光元器件封裝在同一外殼內(nèi)，正中間根據(jù)電→光→電的變換來(lái)傳遞信號(hào)的半導(dǎo)體材料光電器件。光耦合器可依據(jù)不一樣規(guī)定，由不一樣品種的發(fā)亮部件和感光元器件組成很多系類的光耦合器。現(xiàn)階段使用最廣的是發(fā)光二極管和光敏三極管組成的光耦合器，其構(gòu)造如圖所示1a所顯示。

　　光電耦合器以光信號(hào)燈不亮為載體來(lái)完成信號(hào)的藕合與傳送，鍵入與輸出在電氣設(shè)備上徹底防護(hù)，具備抗干擾能力強(qiáng)的特性。針對(duì)既涉及弱電安裝操縱一部分，又包含弱電操縱部位的工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，選用光耦隔離能夠非常好地完成弱電安裝和弱電的防護(hù)，做到抗干擾性目地?？墒?，應(yīng)用光耦隔離必須考慮到下面一些難題：

　　① 光電耦合器立即用以防護(hù)傳送模擬量輸入時(shí)，要考慮到光電耦合器的離散系統(tǒng)難題；

　?、?光耦隔離傳送數(shù)據(jù)量時(shí)，要考慮到光電耦合器的響應(yīng)時(shí)間難題；

　?、?假如輸出有輸出功率規(guī)定得話，還得考慮到光電耦合器的輸出功率接口設(shè)計(jì)難題。

　　1、光耦合器離散系統(tǒng)的擺脫

　　光耦合器的鍵入端是發(fā)光二極管，因而，它的鍵入特點(diǎn)可以用發(fā)光二極管的光電流特點(diǎn)來(lái)表明，如圖所示1b所顯示；輸出端是光敏三極管，因而光敏三極管的光電流特點(diǎn)便是它的頻率特性。

　　解決方案之一，運(yùn)用2個(gè)具備同樣離散系統(tǒng)傳送性能的光耦合器，T1和T2，及其2個(gè)射極跟隨器A1和A2構(gòu)成，。假如T1和T2是同樣同批號(hào)的光耦合器，能夠覺(jué)得她們的離散系統(tǒng)傳送特點(diǎn)是完全一致的，即K1（I1）=K2（I1），則放大儀的電壓增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=（R3/R2）［K1（I1）/K2（I1）］=R3/R2。不難看出，運(yùn)用T1和T2電流量傳送性能的對(duì)稱，運(yùn)用意見(jiàn)反饋基本原理，能夠有效的賠償她們?cè)鹊碾x散系統(tǒng)。

　　另一種模擬量輸入傳送的解決方案，便是選用VFC（工作電壓頻率變換）方法，如圖所示3所顯示。當(dāng)場(chǎng)智能變送器輸出模擬量輸入數(shù)據(jù)信號(hào)（假定工作電壓數(shù)據(jù)信號(hào)），工作電壓頻率轉(zhuǎn)化器將智能變送器送過(guò)來(lái)的電流訊號(hào)轉(zhuǎn)化成矩形脈沖，根據(jù)光耦隔離后送出去。在服務(wù)器側(cè)，根據(jù)一個(gè)頻率工作電壓變換線路將矩形脈沖轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)。這時(shí)，等同于光耦隔離的是數(shù)據(jù)量，能夠清除光電耦合器離散系統(tǒng)的危害。這也是一種合理、簡(jiǎn)便易行的模擬量輸入傳輸技術(shù)。

　　自然，還可以挑選線性光耦開(kāi)展設(shè)計(jì)方案，如高精密線性光耦TIL300，快速線性光耦6N135/6N136。線性光耦一般價(jià)格對(duì)比一般光電耦合器高，可是方便使用，設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)易；伴隨著元器件價(jià)錢(qián)的降低，應(yīng)用線性光耦將是發(fā)展趨勢(shì)。

　　2、提升光耦合器的傳輸速率

　　當(dāng)選用光耦隔離模擬信號(hào)開(kāi)展自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案時(shí)，光耦合器的傳遞特點(diǎn)，即傳輸速率，通常變成系統(tǒng)軟件較大數(shù)據(jù)信息傳輸率的影響要素。在很多系統(tǒng)總線式構(gòu)造的工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，為了更好地預(yù)防各控制模塊中間的互相影響，與此同時(shí)不減少通信串口波特率，大家必須選用高速光耦來(lái)完成控制模塊中間的互相防護(hù)。常見(jiàn)的高速光耦有6N135/6N136，6N137/6N138?？墒牵咚俟怦顑r(jià)錢(qián)非常高，造成 設(shè)計(jì)方案成本費(fèi)提升。這兒講解2種辦法來(lái)增強(qiáng)一般光電耦合器的按鈕速率。

　　因?yàn)楣怆婑詈掀鞅旧砭哂械姆植茧娙?，?duì)傳輸速率導(dǎo)致危害，光敏三極管內(nèi)部具有著分布電容Cbe和Cce，如圖所示4所顯示。因?yàn)楣怆婑詈掀鞯碾娏髁總魉洼^為低，其集電結(jié)負(fù)載電阻不可以過(guò)小，不然輸出電壓的擺幅就得到了限定?？墒?，負(fù)載電阻又不能過(guò)大，負(fù)載電阻RL越大，因?yàn)榉植茧娙莸拇嬗?，光耦合器的頻率特點(diǎn)就越差，傳送延遲也越長(zhǎng)。

　　用2只光耦合器T1，T2連接成相輔相成推挽電路式電源電路，能夠提升光電耦合器的按鈕速率，如圖所示5所顯示。當(dāng)單脈沖升高為“1”電平常，T1截至，T2通斷。反過(guò)來(lái)，當(dāng)單脈沖為“0”電平常，T1通斷，T2截至。這類相輔相成推挽電路式電源電路的頻率特點(diǎn)大大的好于單獨(dú)光耦合器的頻率特點(diǎn)。

　　除此之外，在光敏三極管的感光基極上提升正集成運(yùn)放電路，那樣能夠進(jìn)一步提高光耦合器的按鈕速率。如圖所示6所顯示電源電路，根據(jù)提升一個(gè)晶體三極管，四個(gè)電阻器和一個(gè)電容器，試驗(yàn)證實(shí)，這一電源電路能夠?qū)⒐怆婑詈掀鞯淖罡邤?shù)據(jù)信息傳輸速度提升10倍上下。

　　3、光電耦合器的輸出功率接口設(shè)計(jì)

　　微型機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常常要使用輸出功率通信接口，便于于推動(dòng)多種類型的負(fù)荷，如直流電交流伺服電機(jī)、伺服電機(jī)、各種各樣繼電器等。這類通信接口一般具備帶負(fù)荷工作能力強(qiáng)、輸出電流量大、工作標(biāo)準(zhǔn)電壓高的特性。工程項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)說(shuō)明，提升輸出功率插口的抗干擾性，是確保工控自動(dòng)化設(shè)備常規(guī)運(yùn)作的重要。

　　就抗干擾性設(shè)計(jì)方案來(lái)講，許多場(chǎng)所下，大家既能選用光耦合器防護(hù)推動(dòng)，也可以選用汽車(chē)?yán)^電器防護(hù)推動(dòng)。一般狀況下，針對(duì)這些響應(yīng)時(shí)間規(guī)定不很高的起停實(shí)際操作，大家選用汽車(chē)?yán)^電器防護(hù)設(shè)計(jì)制作輸出功率插口；針對(duì)響應(yīng)速度規(guī)定迅速的自動(dòng)控制系統(tǒng)，大家選用光耦合器開(kāi)展輸出功率通信接口設(shè)計(jì)方案。這是由于汽車(chē)?yán)^電器的回應(yīng)時(shí)間延遲需幾十ms，而光耦合器的時(shí)間延遲一般都在10us以內(nèi)，與此同時(shí)選用新式、處理速度高、方便使用的光耦合器開(kāi)展輸出功率推動(dòng)通信接口設(shè)計(jì)方案，能夠做到簡(jiǎn)單化電路原理，減少排熱的目地。

　　由于一般光耦合器的電流量傳送比CRT十分小，因此一般要用三極管對(duì)輸出電流量開(kāi)展變大，還可以同時(shí)選用達(dá)林頓管型光耦合器（見(jiàn)圖8）來(lái)取代一般光電耦合器T1。比如東芝公司的4N30。針對(duì)功率規(guī)定更多的場(chǎng)所，能夠采用達(dá)林頓管晶體三極管來(lái)取代一般三極管，比如ULN2800髙壓大電流量達(dá)林頓管三極管列陣產(chǎn)品系列，它的輸入輸出電流量和輸出電壓各自做到500mA和50V。

　　針對(duì)溝通交流負(fù)荷，能夠選用光學(xué)晶閘管控制器開(kāi)展防護(hù)推動(dòng)設(shè)計(jì)方案，比如TLP541G，4N39。光學(xué)晶閘管控制器，特性是抗壓高，工作電壓并不大，當(dāng)溝通交流負(fù)荷電流量較鐘頭，能夠同時(shí)用它來(lái)推動(dòng)，如圖所示9所顯示。當(dāng)負(fù)荷電流量過(guò)大時(shí)，能夠外接輸出功率雙向可控硅，如圖所示10所示。在其中，R1為功率電阻，用以限定光學(xué)晶閘管的電流量；R2為藕合電阻器，其上的分壓電路用以開(kāi)啟輸出功率雙向可控硅。

　　當(dāng)必須對(duì)功率開(kāi)展操縱時(shí)，能夠選用光學(xué)雙向可控硅控制器，比如MOC3010。圖11為溝通交流可控性光耦電路，來(lái)源于微型機(jī)的操控?cái)?shù)據(jù)信號(hào) 歷經(jīng)光學(xué)雙向可控硅控制器T1防護(hù)，操縱雙向可控硅T2的通斷，完成溝通交流負(fù)荷的輸出功率操縱。

　　來(lái)源于微型機(jī)的操控?cái)?shù)據(jù)信號(hào) 歷經(jīng)光學(xué)雙向可控硅控制器防護(hù)，操縱晶閘管橋式整流電源電路通斷，完成溝通交流一直流的輸出功率操縱。此電源電路早已運(yùn)用在咱們?cè)囼?yàn)室研發(fā)的新式電機(jī)控制系統(tǒng)機(jī)器設(shè)備中，實(shí)際效果優(yōu)良。

　　光耦隔離的接線方法

　　在一般的隔離電源中，光耦隔離意見(jiàn)反饋是一種簡(jiǎn)易、成本低的方法。但針對(duì)光電耦合器意見(jiàn)反饋的各種各樣接口方式以及差別，現(xiàn)階段還沒(méi)看到較為深層次的科學(xué)研究。并且在許多場(chǎng)所下，因?yàn)閷?duì)光電耦合器的原理了解不是很深層次，光電耦合器接線方法錯(cuò)亂，通常造成 電源電路無(wú)法正常的工作中。本科學(xué)研究將深入分析光電耦合器原理，并對(duì)于光電耦合器意見(jiàn)反饋的幾類典型性接線方法多方面比照科學(xué)研究。

　　普遍的多種接口方式以及原理

　　常見(jiàn)于意見(jiàn)反饋的光耦型號(hào)有TLP521、PC817等。這兒以TLP521為例子，詳細(xì)介紹這類光電耦合器的特點(diǎn)。

　　TLP521的原邊等同于一個(gè)發(fā)光二極管，原邊電流量If越大，光照強(qiáng)度越強(qiáng)，副邊三極管的電流量Ic越大。副邊三極管電流量Ic與原邊二極管電流量If的比率稱之為光電耦合器的電流量放大系數(shù)，該指數(shù)隨環(huán)境溫度改變而轉(zhuǎn)變 ，且受氣溫干擾很大。作意見(jiàn)反饋用的光電耦合器恰好是運(yùn)用“原邊電流量轉(zhuǎn)變 將造成 副邊電流量轉(zhuǎn)變 ”來(lái)完成意見(jiàn)反饋，因而在工作溫度轉(zhuǎn)變 激烈的場(chǎng)所，因?yàn)榉糯笙禂?shù)的溫漂較為大，應(yīng)盡可能不通過(guò)光電耦合器完成意見(jiàn)反饋。除此之外，應(yīng)用這類光電耦合器務(wù)必留意設(shè)計(jì)方案外場(chǎng)主要參數(shù)，使其工作中在較為寬的線形帶內(nèi)，不然電源電路對(duì)運(yùn)作主要參數(shù)的敏感性太強(qiáng)，不利電源電路的穩(wěn)定工作。

　　一般挑選TL431融合TLP521開(kāi)展意見(jiàn)反饋。這時(shí)候，TL431的原理等同于一個(gè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)為2.5 V的工作電壓誤差放大器，因此 在其1腳與3腳中間，要接賠償互聯(lián)網(wǎng)。

　　普遍的光電耦合器意見(jiàn)反饋第一種接線方法，如圖所示1所顯示。圖上，Vo為輸出電壓，Vd為集成ic的供電系統(tǒng)工作電壓。com數(shù)據(jù)信號(hào)接集成ic的誤差放大器輸出腳，或是把PWM 集成ic（如UC3525）的內(nèi)部工作電壓誤差放大器連接成積分電路放大儀方式，com數(shù)據(jù)信號(hào)則收到其相應(yīng)的積分電路端腳位。留意左側(cè)的地為輸出電壓地，右側(cè)的地為集成ic供電系統(tǒng)工作電壓地，彼此之間用光耦隔離。

　　圖1所顯示接線方法的原理以下：當(dāng)輸出電壓上升時(shí)，TL431的1腳（等同于工作電壓誤差放大器的方向輸進(jìn)端）工作電壓升高，3腳（等同于工作電壓誤差放大器的輸出腳） 工作電壓降低，光電耦合器TLP521的原邊電流量If擴(kuò)大，光電耦合器的另一端輸出電流量Ic擴(kuò)大，電阻器R4上的電流擴(kuò)大，com腳位工作電壓降低，pwm占空比減少，輸出電壓減少；相反，當(dāng)輸出電壓減少時(shí)，調(diào)整全過(guò)程相近。

　　普遍的第2種接線方法，如圖2所顯示。與第一種接線方法不一樣的是，該接線方法中光電耦合器的第4腳立即收到集成ic的誤差放大器輸出端，而集成ic里面的工作電壓誤差放大器務(wù)必連接成積分電路端電位差高過(guò)正相反端電位差的方式，運(yùn)用運(yùn)算放大器的一種特點(diǎn)—— 當(dāng)運(yùn)算放大器輸出電流量過(guò)大（超出運(yùn)算放大器電流量輸出工作能力）時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓值將降低，輸出電流量越大，輸出電壓降低越多。因而，選用這類接線方法的電源電路，一定要把PWM 集成ic的誤差放大器的2個(gè)鍵入腳位收到固定不動(dòng)電位差上，且一定是同方向端電位差高過(guò)反方向端電位差，使誤差放大器原始輸出電壓為高。

　　總結(jié)

　　有關(guān)光耦隔離的有關(guān)講解就到這了，期待借助這篇文章能讓人對(duì)?光耦隔離有更全方位的了解。