使用光耦隔离需要考虑哪些问题?
发布时间:2019-09-12

光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递,输入与输出在电气上完全隔离,具有抗干扰性能强的特点。对于既包括弱电控制部分,又包括强电控制部分的工业应用测控系统,采用光耦隔离可以很好地实现弱电强电的隔离,达到抗干扰目的。但是,使用光耦隔离需要考虑以下几个问题:

光耦直接用于隔离传输模拟量时,要考虑光耦的非线性问题;

光耦隔离传输数字量时,要考虑光耦的响应速度问题;

如果输出有功率要求的话,还得考虑光耦的功率接口设计问题。

光电耦合器的输入端是发光二极管,因此,它的输入特性可用发光二极管的伏安特性来表示;输出端是光敏三极管,因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性。由此可见,光电耦合器存在着非线性工作区域,直接用来传输模拟量时精度较差。

解决方法之一,利用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器,T1T2,以及2个射极跟随器A1A2组成。如果T1T2是同型号同批次的光电耦合器,可以认为他们的非线性传输特性是完全一致的,即K1(I1)=K2(I1),则放大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可见,利用T1T2电流传输特性的对称性,利用反馈原理,可以很好的补偿他们原来的非线性。

另一种模拟量传输的解决方法,就是采用VFC(电压频率转换)方式。现场变送器输出模拟量信号(假设电压信号)电压频率转换器将变送器送来的电压信号转换成脉冲序列,通过光耦隔离后送出。在主机侧,通过一个频率电压转换电路将脉冲序列还原成模拟信号。此时,相当于光耦隔离的是数字量,可以消除光耦非线性的影响。这是一种有效、简单易行的模拟量传输方式。

当然,也可以选择线性光耦进行设计,如精密线性光耦TIL300,高速线性光耦6N135/6N136。线性光耦一般价格比普通光耦高,但是使用方便,设计简单;随着器件价格的下降,使用线性光耦将是趋势。