本文主要是關(guān)于光耦的相關(guān)介紹，并著重對光耦的驅(qū)動電路進行了詳盡的闡述。
光耦
光耦合器（opticalcoupler equipment，英文縮寫為OCEP）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實現(xiàn)了“電—光—電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長、無觸點，抗干擾能力強，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號等優(yōu)點，在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。
典型應(yīng)用
用作固體繼電器
采用光電耦合器作固體繼電器具有體積小、耦合密切、驅(qū)動功率小、動作速度快、工作溫度范圍寬等優(yōu)點。圖3所示是一個光電耦合器用作固體繼電器的實際電路圖，它的左半部分電路可用于將輸入的電信號Vi變成光電耦合器內(nèi)發(fā)光二極管發(fā)光的光信號；而右半部分電路則通過光電耦合器內(nèi)的光敏三極管再將光信號還原成電信號，所以這是一種非常好的電光與光電聯(lián)合轉(zhuǎn)換器件。光電耦合器的電流傳輸比為20%，耐壓為150V，驅(qū)動電流在8～20mA之間。在實際使用中，由于它沒有一般電磁繼電器常見的實際接點，因此不存在接觸不良和燃弧打火等現(xiàn)象，也不會因受外力或機械沖擊而引起誤動作。所以，它的性能比較可靠，工作十分穩(wěn)定。
在電話保安裝置中應(yīng)用
為了防止電話線路被并機竊用或電話機被盜用通話，可以利用光電耦合器來設(shè)計一個簡單實用的電話保安電路，由VD1～VD4組成極性轉(zhuǎn)換電路。由于在將本保安器接入電話線路中時，不需要分清電話線路反饋電壓的極性，因此，使用該保安器可以給安裝帶來很大的方便。
代替音頻變壓器
在線性電路中，兩級放大器之間常用音頻變壓器作耦合。這種耦合的缺點是會在變壓器鐵芯片中損耗掉一部分功率，并可能造成某些失真。而如果選用光電耦合器來代替音頻變壓器就可以克服上述這些缺點。當(dāng)輸入信號Vi經(jīng)三極管BG1、BG2前級放大之后，驅(qū)動光電耦合器左邊的LED發(fā)光，并被右邊的光敏管全部吸收并轉(zhuǎn)換成電信號，此信號經(jīng)后級電路BG3放大，并由該管的發(fā)射極通過電容器C3后輸出一個不失真的放大信號V0。由于該電路將前后兩級放大器之間完全隔離，因而杜絕了地環(huán)路可能引起的干擾。同時由于該電路還具有消噪功能，因此避免了信號的失真。整個電路的總增益可望達到20dB以上，帶寬約120kHz。
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。
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，可以將脈沖信號進行放大。
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。
220v接光耦驅(qū)動繼電器原理圖
注：
1U1-1腳可接12V，也可接5V，1U1導(dǎo)通，1Q1導(dǎo)通，1Q1-3=0V，線圈兩端電壓為11.7V.
1U1-1腳不接或接地，1U1不通，1Q1截止，1Q1-3=11.9V，線圈兩端電壓為0V。
注：
“DYD_CPU_OUT”連接LPC2367，輸出高低電平，高電平，1U4不通，1Q7不通，UCE=12V，1Q7-3=12V，線圈兩端電壓為0V。
DYD_CPU_OUT”為低電平，1U4導(dǎo)通，U43=1V，U3=11V，UCE=0V，1Q1-3=0V，線圈兩端電壓為11.7V。 以上兩圖是低電平使能。
這兩種適用于CPU初始化時，GPIO口為高電平的情況，否則初始化會造成誤動作。
“DYD_CPU_OUT”連接LPC2367，輸出高低電平，低電平，1U4不通，1Q7不通，UCE=12V，1Q7-3=12V，線圈兩端電壓為0V。
“DYD_CPU_OUT”為高電平，1U4導(dǎo)通，U43=1V，U3=11V，UCE=0V，1Q1-3=0V，線圈兩端電壓為11.7V。 此圖是高電平使能。繼電器的常閉觸點接負(fù)載。
第2和第3圖中的1R16換成510歐，1R7換成1K，否則會有上電瞬間，高電平干擾。尤其是第3圖，高電平使能。
光耦驅(qū)動電路應(yīng)用
光耦在電路中的主要作用就是實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、實現(xiàn)隔離，避免輸入、輸出之間發(fā)生互相干擾的情況。在不同的開關(guān)電源設(shè)計過程中，光耦的作用也是有所不同，與TL431結(jié)合使用，是開關(guān)電源業(yè)界減少控制成本最好的方法。
一、光耦的基本參數(shù)
圖 1中的光耦內(nèi)部結(jié)構(gòu)由基本的三部分組成：發(fā)光二級管、透光絕緣層、光電三極管。通過發(fā)光二極管發(fā)光，穿透絕緣層到光電轉(zhuǎn)換三極管，實現(xiàn)電流的傳輸、隔離特性。
從圖 1可以看出，光耦的主要參數(shù)有：
1、 電流傳輸比CTR：，發(fā)光管的電流和光敏三極管的電流比的最小值。
2、 絕緣耐壓（透光絕緣層）：指光耦保護相關(guān)電路及自身免受高壓導(dǎo)致的物理損壞能力。
3、 LED的驅(qū)動電流IF：采用高效率的LED和高增益的接收放大器，可以降低驅(qū)動電流的IF，同時較小的IF電流可以降低系統(tǒng)的功耗，并且降低LED的衰減，提供系統(tǒng)長期的可靠性。
4、 共模抑制比VCM：指在每微秒光耦能容許的最大共模電壓上升、下降率。這個參數(shù)主要在工業(yè)電機應(yīng)用中至關(guān)重要。例如電機的啟動或者制動過程中都會帶來極大的共模噪聲。
二、光耦在開關(guān)電源中的應(yīng)用
光耦的特點：具有信號單向傳輸性，從而實現(xiàn)輸入端與輸出端的電氣隔離，即：輸出信號對輸入端無影響，具有抗干擾能力強、工作特性穩(wěn)定、高可靠性、傳輸效率高等優(yōu)點，通常被應(yīng)用與開關(guān)電源控制回路中。
光耦在開關(guān)電源中的典型應(yīng)用原理：從輸出端采樣，獲取誤差信號，然后把信號通過轉(zhuǎn)換、隔離傳輸?shù)捷斎攵?a target="_blank">IC的PWM控制器，通過調(diào)節(jié)PWM占空比的大小，實現(xiàn)高精度穩(wěn)壓輸出。
光耦與TL431的組合使用，構(gòu)成最簡單的開關(guān)電源控制回路（反饋回路），實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，如圖 2所示，Vs為輸出電壓Vo分壓后的提供給TL431誤差放大器反相端的采樣型號，該采樣信號Vs通過光耦二極管、TL431、電阻R1轉(zhuǎn)換為電流信號IF，然后傳輸?shù)焦怦钶敵龆耍纬烧`差信號Vea，與PWM控制器的三角波Vt進行比較，得到矩形脈沖（具有一定占空比的PWM信號Vb），然后調(diào)節(jié)功率級器件的導(dǎo)通、截止時間，達到穩(wěn)定輸出的目的。
三、光耦與TL431構(gòu)成的反饋環(huán)路
反饋環(huán)路的穩(wěn)定性對開關(guān)電源來說是非常重要的，如果沒有足夠的相位余量和增益余量，電源的動態(tài)特性就會變差或直接導(dǎo)致輸出振蕩，使產(chǎn)品損壞或者縮短使用壽命。
在設(shè)計開關(guān)電源控制回路時，要充分考慮反饋環(huán)路的穩(wěn)定性，使其具有負(fù)反饋特性：為了使產(chǎn)品能工作在最惡劣的情況時，仍保持穩(wěn)定，理論至少需要45°的相位余量。
圖 2紅框的器件要素就構(gòu)成一個具有2型補償?shù)姆答伃h(huán)路。TL431是開關(guān)電源次級反饋最常用的基準(zhǔn)和誤差放大器件，其供電方式不同對它的傳遞函數(shù)有很大的影響。在研發(fā)設(shè)計階段，工程師一般都會借助環(huán)路測試儀器，調(diào)試環(huán)路的穩(wěn)定性，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性。
四、光耦的選擇要點
光耦在開關(guān)電源中的應(yīng)用主要是提供初級輸入與次級輸出間的電氣隔離、與TL431組合的反饋控制環(huán)路，所以在電路設(shè)計時，必須遵循下列原則：
1、 根據(jù)產(chǎn)品輸入、輸出間的隔離耐壓，選擇符合國內(nèi)、國際相關(guān)隔離擊穿電壓標(biāo)準(zhǔn)的光耦;
2、 電流傳輸比（CTR）的理想范圍是50%～200%。這是因為當(dāng)CTR過小時，光耦中的LED需要較大的工作電流，這會增大光耦的功耗;當(dāng)CTR過大時，在電路啟動或者負(fù)載突變時，有可能影響正常輸出;
3、 優(yōu)先選擇線性光耦，因為CTR值在一定的范圍內(nèi)，具有較好的線性調(diào)整。
結(jié)語
關(guān)于光耦驅(qū)動電路的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。