光電耦合

亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦隔離就是采用光耦合器進(jìn)行隔離，光耦合器的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于把發(fā)光二極管和光敏(三極)管封裝在一起。發(fā)光二極管把輸入的電信號轉(zhuǎn)換為光信號傳給光敏管轉(zhuǎn)換為電信號輸出，由于沒有直接的電氣連接，這樣既耦合傳輸了信號，又有隔離干擾的作用。

光電耦合的原理

在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。

基本工作特性（以光敏三極管為例）

1、共模抑制比很高

在光電耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很小（2pF以內(nèi)）所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。

2、輸出特性

光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關(guān)系，當(dāng)IF=0時，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流 ，一般很小。當(dāng)IF>0時，在一定的IF作用下，所對應(yīng)的IC基本上與VCE無關(guān)。IC與IF之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。其測試連線如圖2，圖中D、C、E三根線分別對應(yīng)B、C、E極，接在儀器插座上。

3、光電耦合器可作為線性耦合器使用。

在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間，不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。

光電耦合的分類

由于光電耦合的品種和類型非常多，在光電子DATA手冊中，其型號超過上千種，通常可以按以下方法進(jìn)行分類：

按光路徑分

可分為外光路光電耦合（又稱光電斷續(xù)檢測器）和內(nèi)光路光電耦合。外光路光電耦合又分為透過型和反射型光電耦合。

按輸出形式分

a、光敏器件輸出型，其中包括光敏二極管輸出型，光敏三極管輸出型，光電池輸出型，光可控硅輸出型等。

b、NPN三極管輸出型，其中包括交流輸入型，直流輸入型，互補輸出型等。

c、達(dá)林頓三極管輸出型，其中包括交流輸入型，直流輸入型。

d、邏輯門電路輸出型，其中包括門電路輸出型，施密特觸發(fā)輸出型，三態(tài)門電路輸出型等。

e、低導(dǎo)通輸出型（輸出低電平毫伏數(shù)量級）。

f、光型，雙電源型等）。

按速度分

可分為低速光電耦合（光敏三極管、光電池等輸出型）和高速光電耦合（光敏二極管帶信號處理電路或者光敏集成電路輸出型）。

按通道分

可分為單通道，雙通道和多通道光電耦合。

按隔離特性分

可分為普通隔離光電耦合（一般光學(xué)膠灌封低于5000V，空封低于2000V）和高壓隔離光電耦合（可分為10kV,20kV,30kV等）。

按工作電壓分

可分為低電源電壓型光電耦合（一般5～15V）和高電源電壓型光電耦合（一般大于30V）。

光電耦合的優(yōu)點及應(yīng)用

 光電耦合的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光電耦合是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光電耦合可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。