옵토 커플러 작동 방식

광전 커플 링 장치 (일명 옵토 커플러) 는 발광 다이오드 (예: 발광 다이오드) 와 감광성 트랜지스터 (예: 감광성 트랜지스터) 를 함께 조립하여 빛의 결합을 통해 전기-광 및 광-전기를 구성하는 변환 장치입니다. 옵토 커플러는 여러 종류로 나뉩니다. 그림 1 은 일반적으로 사용되는 트라이오드형 옵토 커플러 구조도를 보여줍니다.

전기 신호가 옵토 커플러의 입력으로 들어오면 발광 다이오드가 전류를 통해 빛나고, 감광 요소가 빛을 받으면 전류가 발생하고, CE 가 통한다. 입력단에 신호가 없으면 발광 다이오드가 켜지지 않고 감광성 트라이오드가 차단되어 CE 가 작동하지 않습니다. 디지털 수량의 경우 로우 레벨 "0" 으로 입력하면 감광성 트라이오드가 종료되고 출력이 하이 레벨 "1" 로 출력됩니다. 고레벨 "1" 로 입력하면 감광성 트라이오드가 포화되어 저레벨 "0" 으로 출력됩니다. 베이스에 리드 선이 있으면 온도 보상, 감지 변조 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이런 광커플러는 성능이 비교적 좋고 가격이 싸서 널리 응용된다. 그림 가장 일반적으로 사용되는 옵토 커플러의 내부 구조도 트라이오드 수신형 4 피트 패키지도 2 옵토 커플러의 내부 구조도 트라이오드 수신형 6 피트 패키지도 3 옵토 커플러의 내부 구조도 이중 발광 다이오드 입력 트라이오드 수신형 4 핀 패키지 그림 4 옵토 커플러의 내부 구조도 실리콘 수신형 6 핀 패키지 그림 5 옵토 커플러의 내부 구조도 이중 다이오드 수신형 6 핀 패키지

옵토 커플러가 신호를 전송하는 동안 날카로운 펄스와 다양한 잡음 간섭을 효과적으로 억제하여 채널의 신호 잡음 비율을 크게 높이는 주된 이유는 다음과 같습니다.

(1) 옵토 커플러의 입력 임피던스는 매우 적고, 단지 수백 옴에 불과하며, 간섭 소스의 임피던스는 분압 원리에 따르면 간섭 전압의 폭이 크더라도 옵토 커플러 입력부에 공급되는 잡음 전압은 매우 작아 약한 전류만 형성할 수 있으며, 충분한 에너지가 없어 다이오드를 빛나게 할 수 없기 때문에 억제된다.

(2) 옵토 커플러의 입력 회로와 출력 회로 사이에는 전기 연결도 없고 * * * 땅도 없다. 분산 커패시턴스는 매우 작고 절연 저항은 매우 크기 때문에 회로 한쪽의 다양한 간섭 노이즈는 옵토 커플러를 통해 다른 쪽으로 공급되기 어려워 * * * 임피던스 커플링의 간섭 신호 생성을 피합니다.

(3) 옵토 커플러는 외부 장치에 장애가 발생하더라도 입력 신호 케이블이 짧을 경우에도 계기가 손상되지 않도록 안전하게 보호합니다. 광 커플 링 장치의 입력 회로와 출력 회로 사이에 수천 볼트의 고압을 견딜 수 있기 때문입니다.

(4) 옵토 커플러는 응답 지연 시간이 약 10μs 에 불과하여 응답 속도가 높은 경우에 적합합니다.

광전 격리 기술의 응용 프로그램

마이크로컴퓨터 인터페이스 회로의 광전 격리

마이크로컴퓨터에는 여러 개의 입력 포트가 있어 원격 필드 장치로부터 상태 신호를 수신합니다. 마이크로컴퓨터가 이러한 신호를 처리한 후 다양한 제어 신호를 출력하여 적절한 작업을 수행합니다 현장 환경이 열악할 때 큰 소음 간섭이 있을 수 있으며, 이러한 간섭이 입력 신호와 함께 마이크로컴퓨터 시스템에 들어가면 제어 정확도가 낮아지고 잘못된 동작이 발생할 수 있습니다. 따라서 마이크로컴퓨터의 입력과 출력 끝에서 광커플링을 인터페이스로 사용하여 신호와 노이즈를 분리할 수 있습니다. 일반적인 광전 커플 링 회로는 그림 6 에 나와 있습니다.

이 회로는 주로' A/D 변환기' 의 디지털 신호 출력과 CPU 에서 송신한 전방 채널의 제어 신호와 아날로그 회로의 인터페이스에 적용되므로 서로 다른 시스템 간 신호 경로가 연결된 동시에 전기 경로에서 서로 격리됩니다. 이를 바탕으로 아날로그 회로와 디지털 회로를 서로 격리하여 교차 누화를 억제하는 역할을 합니다. 그림 6 옵토 커플러 배선 원리

선형 아날로그 회로 채널의 경우 옵토 커플러는 선형 변환 및 전송을 수행할 수 있는 특성을 가져야 합니다. 또는 파이프를 선택하여 선형성을 높이거나 V/F 변환 후 디지털 옵토 커플링으로 분리할 수 있습니다.

전력 구동 회로의 광전 격리

사이리스터가 있는 주 회로는 일반적으로 AC 강전 회로로, 전압이 높고 전류가 커서 마이크로컴퓨터에 직접 연결되기 쉽지 않으며, 광 커플러를 적용하여 마이크로컴퓨터 제어 신호를 사이리스터 트리거 회로와 분리할 수 있습니다. 회로 인스턴스는 그림 7 에 나와 있습니다. 그림 7 양방향 사이리스터 (사이리스터)

모터 제어 회로에서는 광커플링을 사용하여 제어 회로와 모터 고전압 회로를 분리할 수도 있습니다. 모터는 MOSFET 또는 IGBT 전력관에 의해 구동 전류를 제공하며, 전력관의 스위치 제어 신호와 고전력관 사이에는 증폭을 격리해야 한다. 옵토 커플러 격리 수준-증폭기 수준-고전력 튜브의 연결 형식에서는 높은 출력 전압, 고속 및 높은 * * * 모드 억제가 필요합니다.

장거리 격리 전송

컴퓨터 애플리케이션 시스템에서는 측정 및 제어 시스템과 테스트 및 제어 장비 간에 장거리 전송이 불가피하기 때문에 전송 중 신호가 쉽게 방해를 받아 전송 신호가 왜곡되거나 왜곡됩니다. 또한 긴 케이블을 통해 연결된 멀리 떨어진 장치들 사이에는 종종 장비 간의 접지 전위차로 인해 접지 루프 전류가 발생하여 회로에 차형 간섭 전압이 형성된다. 장거리 전송의 신뢰성을 보장하기 위해 광전커플러 격리 조치를 사용하여 두 회로의 전기 연결을 분리하고 가능한 루프를 차단하여 서로 독립적이고 회로 시스템의 간섭 방지 성능을 향상시킬 수 있습니다. 전송선이 길고 현장 간섭이 심하면 그림 8 과 같이 2 단 옵토 커플러를 통해 긴 줄을 완전히 "띄울" 수 있습니다.

그림 8 전송선의 옵토 커플러 부동 처리

긴 선의 "부동" 은 긴 선의 양쪽 끝 사이에 있는 공공 * * * 접지 컨덕터를 제거하여 각 회로의 전류가 공공 * * * 접지 컨덕터를 통과할 때 발생하는 잡음 전압을 효과적으로 제거하여 상호 교란을 형성합니다. 동시에, 관리 대상 장비가 단락될 때 시스템을 손상으로부터 보호할 수 있다.

0 감지 회로에서 광전 격리

< P > 0 교차, 즉 0 교차, AC 전압이 0 을 초과하면 자동으로 감지되어 구동 신호가 생성되므로 이 시점에서 전자 스위치가 켜집니다. 현대의 제로 교차 기술은 이미 광전 결합 기술과 결합되었다. 그림 9 는 단일 칩 디지털 AC 조절기에서 사용할 수 있는 0 을 초과하는 감지 회로입니다.

그림 9 과제로 감지

220V AC 전압은 저항 R1 제한류를 통과한 후 2 개의 역방향 병렬 옵토 커플러 GD1, GD2 의 입력부에 직접 추가됩니다. AC 전원의 양수 및 음수 반주 동안 GD1 과 GD2 는 각각 통하고, U0 출력은 저평이며, AC 전원의 사인파가 0 을 넘는 순간 GD1 과 GD2 는 모두 통하지 않고, U0 출력은 고평이다. 이 펄스 신호는 백 게이트 성형을 거쳐 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 인터럽트 요청 신호와 제어 가능한 실리콘의 제로 크로싱 동기화 신호로 사용됩니다.

참고 사항

(1) 옵토 커플러의 입력 및 출력 부분에는 각각 별도의 전원을 사용해야 하며, 양쪽 * * * 이 하나의 전원 공급 장치를 사용하면 옵토 커플러의 격리 효과가 의미가 없어집니다.

(2) 옵토 커플러를 사용하여 입력 출력 채널을 격리할 경우 모든 신호 (디지털 신호, 제어 신호, 상태 신호 포함) 를 모두 격리하여 격리된 양쪽에 전기적인 연결이 없도록 해야 합니다. 그렇지 않으면 이러한 격리는 의미가 없습니다.