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：光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極管（LED），使之發出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換，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光器件和光敏器件封裝在同一殼體內， 中間通過電→光→電的轉換來傳輸電信號的半導體光電子器件。其中，發光器件一般都是發光二極管。 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。 光電耦合器可根據不同要求， 由不同種類的發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

　　①光信號單向傳輸 ，輸出信號對輸入端無反饋，可有效阻斷電路或系統之間的電聯系，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了電隔離。

　　③光信號不受電磁波干擾，工作穩定可靠。

　　④光發射器件與光敏器件的光譜匹配十分理想，響應速度快，傳輸效率高，光電耦合器件的時間常數通常在微秒甚至毫微秒級。

　　⑤抗共模干擾能力強，能很好地抑制干擾并消除噪音。

　　⑥無觸點，使用壽命長，體積小，耐沖擊能力強。

　　⑦易與邏輯電路連接。⑧工作溫度范圍寬，符合工業和軍用溫度標準。

　　光電耦合器工作原理

　　在發光源部分，用直流、交流或脈沖電源驅動，發光二極管外加正向電壓條件下，便會將電能轉換為光能從而發生發光現象;在信號放大部分，半導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結施加反向電壓，光照下反向電阻由大變小的原理來進行光能到電能的轉換，出現光滅現象。因此，經過發光源、信號放大、受光器三部分后，光電耦合器完成電光電的轉換。

　　光電耦合器應用領域

　　（1） 在邏輯電路上的應用

　　光電耦合器可以構成各種邏輯電路，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，由它構成的邏輯電路更可靠。

　　（2） 作為固體開關應用 在開關電路中，往往要求控制電路和開關之間要有很好的電隔離，對于一般的電子開關來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實現。

　　（3） 在觸發電路上的應用

　　將光電耦合器用于雙穩態輸出電路，由于可以把發光二極管分別串入兩管發射極回路，可有效地解決輸出與負載隔離地問題。

　　（4） 在脈沖放大電路中的應用

　　光電耦合器應用于數字電路，可以將脈沖信號進行放大。

　　（5） 在線性電路上的應用

　　線性光電耦合器應用于線性電路中，具有較高地線性度以及優良地電隔離性能。

　　（6） 特殊場合的應用

　　光電耦合器還可應用于高壓控制，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。

　　光耦的內部結構及其原理

　　光耦合器是以光形式傳遞信號的，內部電路是由光敏三極管和發光二極管組合成一個電子元件被封裝在個塑料殼內，接入電路后，輸入端的電信號通過發光二極管變換成相同規律光束，再傳給光敏三極管。光敏三極管把接收的光束還原成與發光二極管變化相同的光束電信號，即實現了電－光－電的轉換。光起著媒介的作用。光耦合器的結構、引腳功能，封裝外形見左圖，內部電路見中圖。

　　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。當電信號送入光電耦合器的輸入端時，發光二極體通過電流而發光，光敏元件受到光照后產生電流，CE導通；當輸入端無信號，發光二極體不亮，光敏三極管截止，CE不通。對于數位量，當輸入為低電平“0”時，光敏三極管截止，輸出為高電平“1”；當輸入為高電平“1”時，光敏三極管飽和導通，輸出為低電平“ 0”。若基極有引出線則可滿足溫度補償、檢測調制要求。這種光耦合器性能較好，價格便宜，因而應用廣泛。

　　光電耦合器典型應用

　　1.組成開關電路

　　當輸入信號ui為低電平時，晶體管V1處于截止狀態，光電耦合器B1中發光二極管的電流近似為零，輸出端Q11、Q12間的電阻很大，相當于開關“斷開”；當ui為高電平時，v1導通，B1中發光二極管發光，Q11、Q12間的電阻變小，相當于開關“接通”．該電路因Ui為低電平時，開關不通，故為高電平導通狀態．同理，圖2電路中，因無信號（Ui為低電平）時，開關導通，故為低電平導通狀態。

　　2.組成邏輯電路

　　電路“與門”邏輯電路。其邏輯表達式為P=A．B.兩只光敏管串聯，只有當輸入邏輯電平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．適當選取發光回路限流電阻Rl，使B4的電流傳輸比為一常數，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（S1~S4）：S1，S2，S3并聯（可增加驅動功率及抗干擾能力）用于延時電路，當其接通電源后經R4，B6驅動雙向可控硅VT，VT直接控制門廳照明燈H；S4與外接光敏電阻Rl等構成環境光線檢測電路。當門關閉時，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處于數據開狀態。晚間主人回家打開門，磁鐵遠離KD，KD觸點閉合。此時9V電源整流后經R1向C1充電，C1兩端電壓很快上升到9V，整流電壓經S1，S2，S3和R4使B6內發光管發光從而觸發雙向可控硅導通，VT亦導通，H點亮，實現自動照明控制作用。房門關閉后，磁鐵控制KD，觸點斷開，9V電源停止對C1充電，電路進入延時狀態。C1開始對R3放電，經一段時間延遲后，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恢復斷開狀態，導致B6截止，VT亦截止，H熄來，實現延時關燈功能。