光耦的特性及在彩电电源电路中的应用 (光耦器件的作用)

前言：光耦即电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它由发光二极管和光敏三极管组合，发光二极管把输入的电信号变换成相同规律变化的光，而光敏三极管是把光又重新变换成变化规律相同的电信号。一、光耦的主要性能特点(1)隔离性能好，输入端与输出端完全实现了电隔离，其绝缘电阻很高，绝缘耐压在低压时都可满足使用要求，高耐压有的能超过1kV，有的甚至可达kV以上。(2)光信号单向传输，输出信号对输入端无反馈，可有效阻断电路或*之间的电联系，但并不切断它们之间的信号传递。(3)光信号不受电磁干扰，这是因为光耦的输入阻抗比一般干扰源的阻抗小，因此分压在光耦输入端的干扰电压也就小，它所能提供的电流并不大，不易使半导体二极管发光。由于光耦的外壳是密封的，所以它不受外部光的影响。此外，光耦的隔离电阻很大、隔离电容很小(只有几皮法)所以能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。(4)抗共模干扰能力强，能很好地抑制干扰并消除噪音，工作稳定可靠。(5)光发射和光敏器件的光谱匹配理想，响应速度快，传输效率高。容易与逻辑电路连接。(6)无触点、寿命长、体积小、耐冲击，工作温度范围宽，符合工业和民用温度标准。在家用电器中，广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。二、光耦的分类随着半导体技术、光电子学的深入发展，光耦的结构设计、封装制作技术也不断创新，各类产品相继问世，数干种型号构成几百个品种系列，成为一个*的种类繁多、性能优良的半导体器件门类，在家用电器中，较常用的光耦主要有三大类，如表1所示。

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表中同类间所有型号均可直接互换；第一类与第二类可以代换，但其相同功能引脚需对应接入；原则上第三类可以代换第一、二类，选择功能相同引脚接入即可，无用引脚可不接入电路；但第一、二类不能代换第三类。如用PC代换TLP，PC①、②脚对应接入TLP①、②脚位置；PC③脚对应接入TLP④脚位置；PC④脚对应接入TLP⑤脚位置即可。如用4N代换TLP，可直接接入原TLP的戗置，4N⑥脚不接电路。三、主要技术参数及性能测试光耦的技术参数可分为输入部分、输出部分、传输特性、隔离特性等几大部分，主要有*二极管的正向压降Vf、正向电流If、功率耗散Pd、光敏三极管c、e反向击穿电压Vceo、c、e极饱和压降Vce、功率耗散Pd。电流传输比(CTR)是光耦的重要参数，与晶体管的hFE有某种相似之处。V*O是光耦的另一个重要特性，在输入和输出间提供电隔离。光耦的这两大主要参数CTR和V*O通过结构设计与制作技术来体现，尽可能提高CTR值动态范围和V*O。此外，在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。限于篇幅，这里只对光耦的重要参数电流传输比(CTR)作介绍。CTR通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时，它等于直流输出电流与直流输入电流的百分比。例如，采用一只光敏三极管的光耦，CTR的范围多为％～％(如4N)，而PC则为％-％，达林顿型光耦(如4N)可达％-％。表明要获得同样的输出电流，后者只需较小的输入电流。光耦的性能测试用万用表电阻挡，根据光敏三极管受光照射时阻值下降的情况来判断，阻值下降得越多，说明光敏三极管放大能力越强。*发光二极管的正向电流，由另一只万用表电阻挡的输出电流提供。一般万用电表R×1或R×挡可输出电流为数毫安至数十毫安，能满足发光二极管的正常工作。测试方法(以4N型光耦为例)如图1所示。用型万用表，测得的数据如表2、表3所示。

四、采用光电耦合技术的电源控制电路例如在松下TC-G型大屏幕多功能多制式遥控彩电中，电源控制是通过光耦D进行的，在收看状态，CPU脚为0V低电平，Q截止，D由于Qc极有V直流电压而反偏截止，稳压电路工作正常。当按下*上的“关机”键，CPU接收到关机指令信号后，经译码使CPU脚内部电路截止，C两端的V电压经R、R分压使Q饱和导通，其c极电压降到0．1V使D导通，这引起D电流突然增大，Q电流增大，IC开关管几乎停止振荡。具体电路如图2所示。

在遥控关机状态，IC内部的开关振荡电路并未完全停止振荡，而是处于饱和期极短的微弱振荡过程，使V直流电压降为V，C上的直流电压由V降为8．6V，C上的直流电压由V降为3．6V。此时整机无光、无声，处于待机状态。而CPU的5V供电由．3V经IC稳压产生。当处于待机状态时，IC①脚不再输入．3V而降为3V左右，此时IC不能正常工作。为此，电路又设置了Q切换管。在正常收看状态下，Q截止；在待机状态时，由于Qc极为低电平而使Q饱和导通．待机状态下C上的8．6V直流电压经Q作用到IC①脚，使得其②脚继续有5V稳压输出，从而保证了CPU控制*始终工作。图2中D为隔离二极管，防止关机状态下8.6V电压传到C上。笔者曾检修一台乐华RHNED型彩电，该机在接通电源后无光栅、无伴音、无字符显示，电源指示灯闪亮一下即熄灭。开机后电源指示灯能亮，表明开关电源能够启动工作，亮后即灭，多是电源厚膜集成块IC内部保护电路启动，使开关电源停振造成的。问题多在开关电源的稳压环路或负载电路中，相关电路如图3所示。首先检查开关电源，发现开关电源的+B电压在开机瞬间为V，然后降至0V。断开行负载，接入假负载，再测+B端电压升至V，而后降至0V，由此分析故障在开关稳压环路中。将一只1k电阻并接到光耦IC③、④脚间，试机V输出电压恢复正常，且不再保护。表明IC内部开路，使IC失控，输出电压过高，IC内部过压保护电路启动造成本故障。更换同规格光耦及IC后，故障机修到这里，终于修好值得探讨。。