图1:光耦的内部布局
光耦合器一样平常由三部分组成:光的发射、光的吸收及旗子暗记放大。输入的电旗子暗记驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器吸收而产生光电流,再经由进一步放大后输出。

这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的浸染。由于光耦合器输入输出间相互隔离,电旗子暗记传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗滋扰能力。
图2:各种光耦器件
二、光耦的分类光耦器件常用的八大分类办法如下:
1.按光路径:
可分为外光路光电耦合器(又称光电断续检测器)和内光路光电耦合器。
2.按通道数量分:可分为单通道,双通道和多通道光电耦合器。
3.按输出形式分
(1)光敏器件输出型,个中包括光敏二极管输出型,光敏三极管输出型,光电池输出型,光可控硅输出型等。
(2)NPN三极管输出型,个中包括互换、直流输入型,互补输出型等。
(3)达林顿三极管输出型,个中包括互换、直流输入型。
(4)逻辑门电路输出型,个中包括门电路、施密特触发、三态门电路输出型等。
(5)低导通输出型(输出低电平毫伏数量级)。
(6)光开关输出型(导通电阻小于10Ω)。
(7)功率输出型(IGBT/MOSFET等输出)。
4.按速率分:
低速光耦(光敏三极管、光电池等输出型),速率常日低于100Kbps,高速光电耦合器(光敏二极管带旗子暗记处理电路或者光敏集成电路输出型),速率几百Kbps以上,乃至可达数百Mbps。
5.按传输旗子暗记分:
可分为数字型光电耦合器(OC门输出型,图腾柱输出型及三态门电路输出型等)和线性光电耦合器(可分为低漂移型,高线性型,宽带型,单电源型,双电源型等)。
6.按隔离特性分:
可分为普通隔离光电耦合器(一样平常光学胶灌封低于5000V,空封低于2000V)和高压隔离光电耦合器(可分为10kV,20kV,30kV等)。
7.按事情电压分:
可分为低电源电压型光电耦合器(一样平常5~15V)和高电源电压型光电耦合器(一样平常大于30V)。
8.按封装形式分:
可分为同轴型,双列直插型,TO封装型,扁平封装型,贴片封装型,以及光纤传输型等。
三、光耦的基本事情特性1.共模抑制比很高:
在光电耦合器内部,由于发光管和受光器之间的耦合电容很小(2pF以内)以是共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小,因而共模抑制比很高。
2.输出特性:
光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下,光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系:
当IF=0时,发光二极管不发光,此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流,一样平常很小。当IF>0时,在一定的IF浸染下,所对应的IC基本上与VCE无关。
IC与IF之间的变革呈线性关系,用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。
3.隔离特性
(1)隔离电压Vio(Isolation Voltage)光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值,最高隔离电压常日可至上千伏。
(2)隔离电容Cio(Isolation Capacitance):光耦合器件输入端和输出端之间的电容值,常日2pF以内。
(3)隔离电阻Rio:(Isolation Resistance)半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值,常日大于10^11欧姆。
4.传输特性:
(1)电流传输比CTR(Current Transfer Radio):输出管的事情电压为规定值时,输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。
(2)上升韶光Tr (Rise Time)& 低落韶光Tf(Fall Time):光电耦合器在规定事情条件下,发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波,输出端管则输出相应的脉冲波,从输出脉冲前沿幅度的10%到90%,所需韶光为脉冲上升韶光tr。从输出脉冲后沿幅度的90%到10%,所需韶光为脉冲低落韶光tf。
5.光电耦合器可作为线性耦合器利用
在发光二极管上供应一个偏置电流,再把旗子暗记电压通过电阻耦合到发光二极管上,这样光电晶体管吸收到的是在偏置电流上增、减变革的光旗子暗记,其输出电流将随输入的旗子暗记电压作线性变革。
光电耦合器也可事情于开关状态,传输脉冲旗子暗记。在传输脉冲旗子暗记时,输入旗子暗记和输出旗子暗记之间存在一定的延迟韶光,不同构造的光电耦合器输入、输出延迟韶光相差很大。
四、光耦的运用处景1.用作固体继电器:
具有体积小、耦合紧密、驱动功率小、动作速率快、事情温度范围宽等优点。
2.在电话安全设备中的运用:
能够防止通过电话进行线路被并机窃用或电话机被盗用通话。
3.代替音频变压器:
在线性电路中,音频变压器常日用于两级放大器之间的耦合。
4.在逻辑电路上的运用:
光耦可用于形成各种逻辑电路。由于光耦的抗滋扰性能和隔离性能优于晶体管,以是由光耦构成的逻辑电路更为可靠。
5.作为固体开关运用:掌握电路与开关之间具有良好的电气隔离。
6.在触发电路中的运用:
将光电耦合器用于双稳态输出掌握电路,可有效地提高办理实际输出与负载隔离地面的问题。
7.脉冲旗子暗记放大系统电路中的运用:以放大数字脉冲旗子暗记。
8.在线性电路中的运用:线性电路采取线性光耦,线性度高,隔离性能好。
9.分外场合的运用:
光耦合器也可以用于高压掌握,代替变压器,代替打仗式继电器,以及A/D电路。
图3:光耦的紧张运用领域
通信领域:在通信设备中,光耦可以用于旗子暗记隔离、光电转换等功能。例如,在数字隔离器中,光耦可以隔离数字旗子暗记和传输媒介之间的电气连接,防止旗子暗记噪声的传播。在光通信系统中,光耦可以将光旗子暗记转换为电旗子暗记,从而实现旗子暗记的放大和再生。
打算机领域:光耦常日用于隔离打算机和外部设备之间的电气连接。例如,将光耦运用于打算机串行端口上,可以隔离打算机和串行设备之间的电气连接,从而实现旗子暗记的隔离和保护。
医疗领域:光耦常日被用于隔离医疗设备和患者之间的电气连接。例如,在心脏起搏器中,光耦可以将旗子暗记隔离,从而防止电气噪声滋扰。
工业掌握:在电力掌握回路中,光耦可以将掌握旗子暗记和高压回路之间进行隔离,从而防止高压回路的电气噪声对掌握旗子暗记的滋扰。在电机掌握回路中,光耦可以将掌握旗子暗记和电机驱动回路之间进行隔离,从而实现电机的精确掌握。
五、光耦的选型:在光耦选型时一样平常须要考虑如下几个参数:
1.线性还是非线性:
运用处景为开关旗子暗记的可以选择非线性光耦,须要传输仿照量则要选择线性光耦。
2.速率:
根据运用处景哀求,选择低速光耦(光敏三极管,相应速率微秒级)或者高速光耦(光敏二极管,相应速率纳秒级)。
3.隔离电压:
光耦是起隔离浸染的元器件,隔离性能就须要通过隔离电压这个参数来表示,隔离电压的意思是光耦的输入和输出之间短韶光所能承受不被击穿电压的最大值。
4.电流传输比CTR:
这个参数指的是输出电流和输入电流之间的百分比值,CTR值越大,表明光耦越省电,相对的也更随意马虎受到滋扰,反之亦然。
5.事情温度:
所有光耦都有一个温度范围,在选型时可以根据自己的运用处景(商规/工规/车规)和需求来选择事情温度参数。
6.封装:
根据电路、PCB构造空间来确定是选择单通道还是多通道产品,一样平常光耦常用的封装有DIP-4、DIP-8、SOP-4、SOP-8等等。










