CN201608703U - 低输入电流光电耦合器 - Google Patents

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武喜龙
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Abstract

本实用新型提供了一种低输入电流光电耦合器，该光电耦合器结构中包括封装在同一壳体中的发光元件、光探测元件和输出晶体管，光探测元件的正极和输出晶体管的基极相连；其中：在发光元件一侧连接输入晶体管，输入晶体管的基极和输入信号端连接，集电极或发射极和发光元件相连。通过在输入信号端对发光元件增加输入晶体管，解决了现有光电耦合器电流传输比低、输入驱动电流高的问题，达到了提高电流传输比、减小输入驱动电流、增强抗辐射能力的目的。

Description

低输入电流光电耦合器
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种低输入电流光电耦合器。
背景技术
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件。它主要由发光元件和光探测元件组成，发光元件和光探测元件组装在一个壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光元件的引脚为输入端，光探测元件的引脚为输出端。在光电耦合器输入端加电信号使发光元件发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到光探测元件上后，因光电效应而产生光电流，由光探测元件输出端引出，这样就实现了电-光-电的转换。
光电耦合器的电流传输比(CTR)一般定义为光电耦合器的输出电流和输入电流之比，即： CTR = I OUT I IN . 周开明、杨有莉、李小伟发表的论文《光电耦合器件中子辐照损伤研究》中比较了不同工艺光电耦合器件抗中子辐照能力的大致情况，分析了器件中子位移损伤存在差异的原因，试验研究表明，低输入电流、高电流传输比率的光电耦合器件有较强的抗中子辐照能力。因此可知提高光电耦合器的电流传输比和减小输入驱动电流可提高光电耦合器的抗辐射能力。
图1示出了目前使用的光电耦合器的工作原理示意图。发光元件、光探测元件和输出晶体管封装在同一壳体内，壳体外的元件为光电耦合器工作时的外部辅助元件。此种结构的普通光电耦合器由于电流传输比较小，输入驱动电路较大，因此抗辐射能力相对较差。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是通过在输入信号端增加输入晶体管，解决现有光电耦合器中电流传输比低、输入驱动电流高的问题，达到提高电流传输比、减小驱动电流、增强抗辐射能力的目的。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种低输入电流光电耦合器，其结构中包括封装在同一壳体中的发光元件、光探测元件和输出晶体管，光探测元件的一端和输出晶体管的基极相连；其中：在发光元件一侧连接输入晶体管，输入晶体管的基极和输入信号端连接，集电极或发射极和发光元件相连。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：在输入信号端和发光元件间连接有输入晶体管，由于输入晶体管具有电流放大作用，因此在输出电流相同时，本实用新型提供的光电耦合器的输入电流与普通光电耦合器相比将减小β倍；同样本实用新型提供的光电耦合器的电流传输比也要比普通光电耦合器增大β倍。其中β是本实用新型提供的光电耦合器内增加的输入晶体管的电流放大倍数。
附图说明
图1是现有技术光电耦合器的结构原理示意图；
图2是本实用新型第一实施例的光电耦合器的结构原理示意图；
图3是本实用新型第二实施例的光电耦合器的结构原理示意图。
图中：D1-发光元件，Q1-输入晶体管，D2-光探测元件，Q2-输出晶体管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
参见图2为本实用新型第一实施例提供的低输入电流光电耦合器，其结构中包括封装在同一壳体(方框内的相关元件)中的发光元件D1、输入晶体管Q1、光探测元件D2，和输出晶体管Q2。其中发光元件D1的负极和输入晶体管Q1的集电极相连接，输入晶体管Q1的基极作为光电耦合器的输入端，光探测元件D2的正极和输出晶体管Q2的基极相连，以便使输出晶体管Q2对光探测元件D2输出的光电流进行放大。上述输入晶体管Q1或输出晶体管Q2可以用集成电路驱动放大器代替，发光元件D1为半导体发光元件，光探测元件D2可为光敏二极管或光敏三极管或集成光电放大器。
本实用新型提供的低输入电流光电耦合器的工作原理为：将光电耦合器(方框内的相关元件)配合外围辅助元件(方框外的相关元件)组成实用电路，参见图2，输入信号通过电阻R1加到输入晶体管Q1的基极，产生的输入电流经输入晶体管Q1放大后驱动发光元件D1发光，由于输入晶体管Q1的放大作用，使得在输入电流相同的条件下，通过发光元件D1的电流比没有输入晶体管Q1的普通光电耦合器中的发光元件通过的电流增大β倍，其中β是输入晶体管Q1的电流放大倍数。由于发光元件D1的发射光功率和通过它的工作电流成正比，因此发光元件D1的发射光功率也增大β倍，这样光探测元件D2接收的光功率也将大幅度提高，从而使其输出的光电流也增大，这样就使光电耦合器的输出电流同样增大。
本实用新型提供的低输入电流光电耦合器在发光元件D1端增加了输入晶体管Q1，由于输入晶体管Q1具有电流放大作用，因此在输出电流相同时，本实用新型提供的光电耦合器的输入电流与普通光电耦合器相比将减小β倍。同样本实用新型提供的低输入电流光电耦合器的电流传输比也要比普通光电耦合器增大β倍。
图3是本实用新型提供的第二种实施例的光电耦合器的工作原理示意图，该光电耦合器结构中包括封装在同一壳体(方框内的相关元件)中的发光元件D1、输入晶体管Q1、光探测元件D2，和输出晶体管Q2。其中发光元件D1的正极和输入晶体管Q1的集电极相连，输入晶体管Q1的基极作为光电耦合器的输入端，光探测元件D2的正极和输出晶体管Q2的基极相连，以便使输出晶体管Q2对光探测元件D2输出的光电流进行放大。上述输入晶体管Q1或输出晶体管Q2可以用集成电路驱动放大器代替，发光元件D1为半导体发光元件，光探测元件D2可为光敏二极管或光敏三极管或集成光电放大器。
第二种实施例中的光电耦合器的工作原理同实施例一，在此不再鳌述。

Claims (4)

1.一种低输入电流光电耦合器，其结构中包括封装在同一壳体中的发光元件、光探测元件和输出晶体管，光探测元件的正极和输出晶体管的基极相连；其特征在于：在发光元件一侧连接输入晶体管，输入晶体管的基极和输入信号端连接，集电极或发射极和发光元件相连。
2.根据权利要求1所述低输入电流光电耦合器，其特征在于所述输入晶体管或输出晶体管可以用集成电路驱动放大器代替。
3.根据权利要求1所述的低输入电流光电耦合器，其特征在于所述发光元件为半导体发光元件。
4.根据权利要求1所述的低输入电流光电耦合器，其特征在于所述光探测元件为光敏二极管或光敏三极管或集成光电放大器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104318838A (zh) * 2014-10-29 2015-01-28 盐城工业职业技术学院 光耦合现象演示仪
CN109471148A (zh) * 2018-09-28 2019-03-15 兰州空间技术物理研究所 利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法及装置
CN114487757A (zh) * 2022-04-14 2022-05-13 长沙丹芬瑞电气技术有限公司 一种场效应管健康状态的检测装置及供电电源

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