1 光耦合的可控硅開關(guān)電路

圖46—6中（a）所示電路為光耦合器構(gòu)成的可控硅開關(guān)電路。可控硅SCR的觸發(fā)電壓取自電阻R，其大小由通過光電三極管的電流決定，直接由輸入電壓控制。該電路簡(jiǎn)單，控制端與輸出端有可靠的電隔離。

圖46-6

圖中（b）所示電路，為控制負(fù)載為純電阻（如白熾燈泡）的開關(guān)電路，圖中R1的阻值由下式確定：R1＝V/1．2A，1．2A為雙向開關(guān)的額定電流。當(dāng)主電網(wǎng)電壓為220V時(shí)，V＝/2·220=308V，則R1=308/1．2=250Ω．所以，可控硅SCR的規(guī)格應(yīng)依R1的大小進(jìn)行選擇。

當(dāng)開關(guān)電路的負(fù)載為感性負(fù)載（如電動(dòng)機(jī)等），則由于流過感性負(fù)載（線圈）的電流與電壓的相位不同，需增加相應(yīng)元件，方能保證開關(guān)電路的正常工作，如圖46?所示。

圖中雙向可控硅SCR的觸發(fā)電流，是由R3與C的不同數(shù)值而決定的，見表46—1。

表46—1   IG、R3及三者關(guān)系表

/IG(Ma)/R3(kΩ)/C(μF)

/15/2.4/0.1

/30/1.2/0.2

/50/0.8/0.3/

圖46—7的開關(guān)電路，特別適于遙控時(shí)選用。

圖46-7

2 光電耦合器開關(guān)電路

對(duì)于開關(guān)電路，往往要求控制電路和開關(guān)電路之間要有很好的電隔離，這對(duì)于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的，但采用光電耦合器就很容易實(shí)現(xiàn)了。圖46?中（a）所示電路就是用光電耦合器組成的簡(jiǎn)單開關(guān)電路。

在圖中，當(dāng)無脈沖信號(hào)輸入時(shí)，三極管BG處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光，則a、b兩端電阻非常大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”。當(dāng)輸入端加有脈沖信號(hào)時(shí)，BG導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)光，則a、b兩端電阻變得很小，相當(dāng)于開關(guān)“接通”。故稱無信號(hào)時(shí)開關(guān)不通，為常開狀態(tài)。

圖46—4中（b）所示電路則為“帶閉”狀態(tài)，因?yàn)闊o信號(hào)輸入時(shí)，雖BG截止，但發(fā)光二極管有電流通過而發(fā)光，使a、b

圖46-4

兩端處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)“接通”。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，BG導(dǎo)通，由于BG的集電結(jié)壓降在0．3V以下，遠(yuǎn)小于發(fā)光二極管的正向?qū)妷海园l(fā)光二極管無電流流過不發(fā)光，則a、b兩端電阻極大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”，故稱“常閉”式。

可見，開關(guān)a、b端在電路中不受電位高低的限制，但在使用中應(yīng)滿足a端電位為正，b端為負(fù)，并使U&ab＞3V為好，同時(shí)還應(yīng)注意Uab應(yīng)小于光電三極管的BVceo。

依據(jù)圖46—4的原理，光電耦合器可以組成如圖46—5中（a）、（b）等多種形式。

圖46-5

圖中（a）為單刀雙擲開關(guān)電路，其中外接二極管D的作用，是保證輸入正脈沖信號(hào)時(shí)“od”組接通，“ob”組關(guān)斷。圖中（b）為雙刀雙擲開關(guān)電路，無輸入信號(hào)時(shí)，BG截止，“ob”與“od”組斷開，“oa”與“oc”組接通；BG導(dǎo)通（即有信號(hào)輸入時(shí)），“ob”與“od”組接通，而“oa”與“oc”組斷開。它們適于自動(dòng)控制和遙控設(shè)備中使用。

3 光電耦合器電平轉(zhuǎn)換電路

對(duì)于不同電平的轉(zhuǎn)換電路或輸入、輸出電路的電位需要分開時(shí)，采用光電耦合器就顯得十分方便了。

中圖46—9的（a）與（b）圖示電路，就是5V電源的TTL集成電路與15V電源的HTL集成電路，相互連接進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的基本電路。

圖46-9

圖（a）中，TTL門電路導(dǎo)通時(shí)，即輸出低電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通，光電三極管輸出高電平；TTL門電路截止時(shí)，發(fā)光二極管截止，光電三極管輸出低電平。

圖（b）中，則是利用TTL截止輸出高電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通，光電三極管輸出低電平；TTL導(dǎo)通輸出低電平，發(fā)光二極管截止，光電三極管輸出高電平。

在進(jìn)行具體應(yīng)用時(shí)，因CMOS集成電路在低電平時(shí)的電流只有1～2mA，難以直接驅(qū)動(dòng)所接的負(fù)載，故一般需加一級(jí)三極管放大電路來驅(qū)動(dòng)。

4 光電耦合器高壓穩(wěn)壓電路

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，比較放大管需選用耐壓高的三極管，若利用光電耦合器的輸入與輸出間絕緣良好的特點(diǎn)，便可實(shí)現(xiàn)高壓控制。

圖46—10中的（a）與（b）所示的電路，就是利用光電耦合器的高壓穩(wěn)壓電路。

圖46-10

圖（a）中，當(dāng)輸出電壓因某種原因?qū)е律邥r(shí)，則BG5的偏壓增加，發(fā)光二極管的正向電流增大，使光電三極管集電結(jié)電壓減小，即引起調(diào)整管BG1發(fā)射結(jié)電壓下降，其集電結(jié)電壓上升，從而使原來升高的輸出電壓減小，保持輸出電壓的穩(wěn)定。BG3管為限流保護(hù)電路。光電耦合器是工作在放大狀態(tài)的。

5 用于雙穩(wěn)態(tài)輸出的光耦合電路

圖46—8中（a）所示電路，為光電耦合器控制的雙穩(wěn)態(tài)輸出開關(guān)電路，它的特點(diǎn)是由于光電耦合開關(guān)接在兩管的發(fā)射極回路上，故能有效地解決輸出與負(fù)載間的隔離問題。

圖46-8（a）

圖46—8中（b）所示電路為光電耦合開關(guān)的施密特電路。當(dāng)輸入電壓U1為低電平時(shí)，光電三極管C、e間呈高電阻，BG1導(dǎo)通，BG2截止，則輸出電壓U0為低電平；當(dāng)輸入電壓U1大于鑒幅值時(shí)，光電三極管c、e間呈低電阻，則BG1截止，BG2導(dǎo)通，輸出的電壓U0為高電平。調(diào)節(jié)電阻R3，即改變鑒幅電平。

圖46-8（b）

6 光電耦合器組成開關(guān)電路
    圖1電路中，當(dāng)輸入信號(hào)ui為低電平時(shí)，晶體管V1處于截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器B1中發(fā)光二極管的電流近似為零，輸出端Q11、Q12間的電阻很大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”；當(dāng)ui為高電平時(shí)，v1導(dǎo)通，B1中發(fā)光二極管發(fā)光，Q11、Q12間的電阻變小，相當(dāng)于開關(guān)“接通”．該電路因Ui為低電平時(shí)，開關(guān)不通，故為高電平導(dǎo)通狀態(tài)．同理，圖2電路中，因無信號(hào)(Ui為低電平)時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通，故為低電平導(dǎo)通狀態(tài)．

7  光電耦合器組成邏輯電路
    圖3電路為“與門”邏輯電路。其邏輯表達(dá)式為P=A．B.圖中兩只光敏管串聯(lián)，只有當(dāng)輸入邏輯電平A=1、B=1時(shí)，輸出P=1．同理，還可以組成“或門”、“與非門”、“或非門”等邏輯電路．
    3．組成隔離耦合電路
    電路如圖4所示．這是一個(gè)典型的交流耦合放大電路．適當(dāng)選取發(fā)光回路限流電阻Rl，使B4的電流傳輸比為一常數(shù)，即可保證該電路的線性放大作用。

8 光電耦合器組成高壓穩(wěn)壓電路
    電略如圖5所示．驅(qū)動(dòng)管需采用耐壓較高的晶體管(圖中驅(qū)動(dòng)管為3DG27)。當(dāng)輸出電壓增大時(shí)，V55
的偏壓增加，B5中發(fā)光二極管的正向電流增大，使光敏管極間電壓減小，調(diào)整管be結(jié)偏壓降低而內(nèi)阻增大，使輸出電壓降低，而保持輸出電壓的穩(wěn)定．

9 光電耦合器組成門廳照明燈自動(dòng)控制電路
    電路如圖6所示。A是四組模擬電子開關(guān)（S1~S4）：S1，S2，S3并聯(lián)（可增加驅(qū)動(dòng)功率及抗干擾能力）用于延時(shí)電路，當(dāng)其接通電源后經(jīng)R4，B6驅(qū)動(dòng)雙向可控硅VT，VT直接控制門廳照明燈H；S4與外接光敏電阻Rl等構(gòu)成環(huán)境光線檢測(cè)電路。當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，安裝在門框上的常閉型干簧管KD受到門上磁鐵作用，其觸點(diǎn)斷開，S1，S2，S3處于數(shù)據(jù)開狀態(tài)。晚間主人回家打開門，磁鐵遠(yuǎn)離KD，KD觸點(diǎn)閉合。此時(shí)9V電源整流后經(jīng)R1向C1充電，C1兩端電壓很快上升到9V，整流電壓經(jīng)S1，S2，S3和R4使B6內(nèi)發(fā)光管發(fā)光從而觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通，VT亦導(dǎo)通，H點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)照明控制作用。房門關(guān)閉后，磁鐵控制KD，觸點(diǎn)斷開，9V電源停止對(duì)C1充電，電路進(jìn)入延時(shí)狀態(tài)。C1開始對(duì)R3放電，經(jīng)一段時(shí)間延遲后，C1兩端電壓逐漸下降到S1，S2，S3的開啟電壓（1.5v)以下，S1，S2，S3恢復(fù)斷開狀態(tài)，導(dǎo)致B6截止，VT亦截止，H熄來，實(shí)現(xiàn)延時(shí)關(guān)燈功能。