光電耦合器簡介
光電耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光電耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。
光電耦合器是一種把發(fā)光器件和光敏器件封裝在同一殼體內(nèi)， 中間通過電→光→電的轉(zhuǎn)換來傳輸電信號的半導(dǎo)體光電子器件。其中，發(fā)光器件一般都是發(fā)光二極管。 而光敏器件的種類較多，除光電二極管外，還有光敏三極管、光敏電阻、光電晶閘管等。 光電耦合器可根據(jù)不同要求， 由不同種類的發(fā)光器件和光敏器件組合成許多系列的光電耦合器。
光電耦合器特點
?、俟庑盘枂蜗騻鬏?，輸出信號對輸入端無反饋，可有效阻斷電路或系統(tǒng)之間的電聯(lián)系，但并不切斷他們之間的信號傳遞。
②隔離性能好，輸入端與輸出端之間完全實現(xiàn)了電隔離。
③光信號不受電磁波干擾，工作穩(wěn)定可靠。
④光發(fā)射器件與光敏器件的光譜匹配十分理想，響應(yīng)速度快，傳輸效率高，光電耦合器件的時間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒級。
⑤抗共模干擾能力強(qiáng)，能很好地抑制干擾并消除噪音。
?、逕o觸點，使用壽命長，體積小，耐沖擊能力強(qiáng)。
?、咭着c邏輯電路連接。⑧工作溫度范圍寬，符合工業(yè)和軍用溫度標(biāo)準(zhǔn)。
光電耦合器工作原理
在發(fā)光源部分，用直流、交流或脈沖電源驅(qū)動，發(fā)光二極管外加正向電壓條件下，便會將電能轉(zhuǎn)換為光能從而發(fā)生發(fā)光現(xiàn)象;在信號放大部分，半導(dǎo)體光電子器件將信號放大以用于受光器;在受光器部分，光敏器件利用PN結(jié)施加反向電壓，光照下反向電阻由大變小的原理來進(jìn)行光能到電能的轉(zhuǎn)換，出現(xiàn)光滅現(xiàn)象。因此，經(jīng)過發(fā)光源、信號放大、受光器三部分后，光電耦合器完成電光電的轉(zhuǎn)換。
光電耦合器應(yīng)用領(lǐng)域
?。?） 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。
?。?） 作為固體開關(guān)應(yīng)用 在開關(guān)電路中，往往要求控制電路和開關(guān)之間要有很好的電隔離，對于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實現(xiàn)。
?。?） 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)載隔離地問題。
?。?） 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。
?。?） 特殊場合的應(yīng)用
光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點繼電器以及用于A/D電路等多種場合。
光耦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其原理
光耦合器是以光形式傳遞信號的，內(nèi)部電路是由光敏三極管和發(fā)光二極管組合成一個電子元件被封裝在個塑料殼內(nèi)，接入電路后，輸入端的電信號通過發(fā)光二極管變換成相同規(guī)律光束，再傳給光敏三極管。光敏三極管把接收的光束還原成與發(fā)光二極管變化相同的光束電信號，即實現(xiàn)了電－光－電的轉(zhuǎn)換。光起著媒介的作用。光耦合器的結(jié)構(gòu)、引腳功能，封裝外形見左圖，內(nèi)部電路見中圖。
光電耦合器分為很多種類，圖1所示為常用的三極管型光電耦合器原理圖。當(dāng)電信號送入光電耦合器的輸入端時，發(fā)光二極體通過電流而發(fā)光，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，CE導(dǎo)通；當(dāng)輸入端無信號，發(fā)光二極體不亮，光敏三極管截止，CE不通。對于數(shù)位量，當(dāng)輸入為低電平“0”時，光敏三極管截止，輸出為高電平“1”；當(dāng)輸入為高電平“1”時，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平“ 0”。若基極有引出線則可滿足溫度補(bǔ)償、檢測調(diào)制要求。這種光耦合器性能較好，價格便宜，因而應(yīng)用廣泛。
光電耦合器典型應(yīng)用
1.組成開關(guān)電路
當(dāng)輸入信號ui為低電平時，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，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，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（Ui為低電平）時，開關(guān)導(dǎo)通，故為低電平導(dǎo)通狀態(tài)。
2.組成邏輯電路
電路“與門”邏輯電路。其邏輯表達(dá)式為P=A．B.兩只光敏管串聯(lián)，只有當(dāng)輸入邏輯電平A=1、B=1時，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.隔離耦合電路
這是一個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。
4.門廳照明燈自動控制電路
A是四組模擬電子開關(guān)（S1~S4）：S1，S2，S3并聯(lián)（可增加驅(qū)動功率及抗干擾能力）用于延時電路，當(dāng)其接通電源后經(jīng)R4，B6驅(qū)動雙向可控硅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)境光線檢測電路。當(dāng)門關(guān)閉時，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觸點閉合。此時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點亮，實現(xiàn)自動照明控制作用。房門關(guān)閉后，磁鐵控制KD，觸點斷開，9V電源停止對C1充電，電路進(jìn)入延時狀態(tài)。C1開始對R3放電，經(jīng)一段時間延遲后，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，實現(xiàn)延時關(guān)燈功能。
