什么是光電耦合器

什么是光電耦合器

光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接受器件以及信號(hào)處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當(dāng)輸入電信號(hào)加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接受器件接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后將電信號(hào)直接輸出，或者將電信號(hào)放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了“電－光－電”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇?，因而輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。

光電耦合器特點(diǎn)
光電耦合器因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此在實(shí)際使用過(guò)程中，具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：
(1) 能夠有效抑制接地回路的噪聲，消除地干擾，使信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)與主控制端在電氣上完全隔離，避免了主控制系統(tǒng)受到意外損壞。
(2) 可以在不同電位和不同阻抗之間傳輸電信號(hào)，且對(duì)信號(hào)具有放大和整形等功能，使得實(shí)際電路設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。
(3) 開(kāi)關(guān)速度快，高速光電耦合器的響應(yīng)速度到達(dá)ns數(shù)量級(jí)，極大的拓展了光電耦合器在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用。
(4) 體積小，器件多采用雙列直插封裝，具有單通道、雙通道以及多達(dá)八通道等多種結(jié)構(gòu)，使用十分方便。
(5) 可替代變壓器隔離，不會(huì)因觸點(diǎn)跳動(dòng)而產(chǎn)生尖峰噪聲，且抗震動(dòng)和抗沖擊能力強(qiáng)。
(6) 高線性型光電耦合器除了用于電源監(jiān)測(cè)等，還被用于醫(yī)用設(shè)備，能有效地保護(hù)病人的人生安全。

光電耦合器分類
由于光電耦合器的品種和類型非常多，在光電子DATA手冊(cè)中，其型號(hào)超過(guò)上千種，通常可以按以下方法進(jìn)行分類：
(1) 按光路徑分，可分為外光路光電耦合器（又稱光電斷續(xù)檢測(cè)器）和內(nèi)光路光電耦合器。外光路光電耦合器又分為透過(guò)型和反射型光電耦合器。
(2) 按輸出形式分，可分為：
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(bǔ)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(mén)電路輸出型，其中包括門(mén)電路輸出型，施密特觸發(fā)輸出型，三態(tài)門(mén)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(jí)）。
f、光開(kāi)關(guān)輸出型（導(dǎo)通電阻小余10Ω）。
g、功率輸出型（IGBT/MOSFET等輸出）。
(3) 按封裝形式分，可分為同軸型，雙列直插型，TO封裝型，扁平封裝型，貼片封裝型，以及光纖傳輸型等。
(4) 按傳輸信號(hào)分，可分為數(shù)字型光電耦合器（OC門(mén)輸出型，圖騰柱輸出型及三態(tài)門(mén)電路輸出型等）和線性光電耦合器（可分為低漂移型，高線性型，寬帶型，單電源型，雙電源型等）。
(5) 按速度分，可分為低速光電耦合器（光敏三極管、光電池等輸出型）和高速光電耦合器（光敏二極管帶信號(hào)處理電路或者光敏集成電路輸出型）。
(6) 按通道分，可分為單通道，雙通道和多通道光電耦合器。
(7) 按隔離特性分，可分為普通隔離光電耦合器（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器（可分為10kV,20kV,30kV等）。
(8) 按工作電壓分，可分為低電源電壓型光電耦合器（一般5～15V）和高電源電壓型光電耦合器（一般大于30V）。
光電耦合器應(yīng)用
由于光耦種類繁多，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，優(yōu)點(diǎn)突出，因而其應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用以下場(chǎng)合：
(1) 在邏輯電路上的應(yīng)用
光電耦合器可以構(gòu)成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠。
(2) 作為固體開(kāi)關(guān)應(yīng)用
在開(kāi)關(guān)電路中，往往要求控制電路和開(kāi)關(guān)之間要有很好的電隔離，對(duì)于一般的電子開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實(shí)現(xiàn)。
(3) 在觸發(fā)電路上的應(yīng)用
將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問(wèn)題。
(4) 在脈沖放大電路中的應(yīng)用
光電耦合器應(yīng)用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。
(5) 在線性電路上的應(yīng)用
線性光電耦合器應(yīng)用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。
(6) 特殊場(chǎng)合的應(yīng)用
光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點(diǎn)繼電器以及用于A/D電路等多種場(chǎng)合。
常用參數(shù)
正向壓降VF：二極管通過(guò)的正向電流為規(guī)定值時(shí)，正負(fù)極之間所產(chǎn)生的電壓降。
正向電流IF：在被測(cè)管兩端加一定的正向電壓時(shí)二極管中流過(guò)的電流。
反向電流IR：在被測(cè)管兩端加規(guī)定反向工作電壓VR時(shí)，二極管中流過(guò)的電流。
反向擊穿電壓VBR：：被測(cè)管通過(guò)的反向電流IR為規(guī)定值時(shí)，在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。
結(jié)電容CJ：在規(guī)定偏壓下，被測(cè)管兩端的電容值。
反向擊穿電壓V(BR)CEO：發(fā)光二極管開(kāi)路，集電極電流IC為規(guī)定值，集電極與發(fā)射集間的電壓降。
輸出飽和壓降VCE(sat)：發(fā)光二極管工作電流IF和集電極電流IC為規(guī)定值時(shí)，并保持IC/IF≤CTRmin時(shí)（CTRmin在被測(cè)管技術(shù)條件中規(guī)定）集電極與發(fā)射極之間的電壓降。
反向截止電流ICEO：發(fā)光二極管開(kāi)路，集電極至發(fā)射極間的電壓為規(guī)定值時(shí)，流過(guò)集電極的電流為反向截止電流。
電流傳輸比CTR：輸出管的工作電壓為規(guī)定值時(shí)，輸出電流和發(fā)光二極管正向電流之比為電流傳輸比CTR。
3脈沖上升時(shí)間tr、下降時(shí)間tf：光耦合器在規(guī)定工作條件下，發(fā)光二極管輸入規(guī)定電流IFP的脈沖波，輸出端管則輸出相應(yīng)的脈沖波，從輸出脈沖前沿幅度的10%到90%，所需時(shí)間為脈沖上升時(shí)間tr。從輸出脈沖后沿幅度的90%到10%，所需時(shí)間為脈沖下降時(shí)間tf。
傳輸延遲時(shí)間tPHL、tPLH：光耦合器在規(guī)定工作條件下，發(fā)光二極管輸入規(guī)定電流IFP的脈沖波，輸出端管則輸出相應(yīng)的脈沖波，從輸入脈沖前沿幅度的50%到輸出脈沖電平下降到1.5V時(shí)所需時(shí)間為傳輸延遲時(shí)間tPHL。從輸入脈沖后沿幅度的50%到輸出脈沖電平上升到1.5V時(shí)所需時(shí)間為傳輸延遲時(shí)間tPLH。
入出間隔離電容CIO：光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值。
入出間隔離電阻RIO：半導(dǎo)體光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣電阻值。
入出間隔離電壓VIO：光耦合器輸入端和輸出端之間絕緣耐壓值。