光耦的基礎知識
光耦合器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，那么你對光耦了解多少呢?以下是由學習啦小編整理關于光耦知識的內容，希望大家喜歡!
1、光耦的工作原理
光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。光耦合器已成為種類最多、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。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大提高計算機工作的可靠性。
又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。
2、光耦的優(yōu)點介紹
光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離，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。光耦合器是70年代發(fā)展起來產新型器件，現已廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。[2]
3、光耦的相關種類
光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關信號的傳輸，不適合于傳輸模擬量。常用的4N系列光耦屬于非線性光耦。
線性光耦的電流傳輸特性曲線接近直線，并且小信號時性能較好，能以線性特性進行隔離控制。常用的線性光耦是PC817A—C系列。
開關電源中常用的光耦是線性光耦。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴重時出現寄生振蕩，使數千赫的振蕩頻率被數十到數百赫的低頻振蕩依次為號調制。由此產生的后果是對彩電，彩顯，VCD，DCD等等，會在圖像畫面上產生干擾。同時電源帶負載能力下降。在彩電，顯示器等開關電源維修中如果光耦損壞，一定要用線性光耦代換。常用的4腳線性光耦有PC817A----C。PC111 TLP521等常用的六腳線性光耦有：LP632 TLP532 PC614 PC714 PS2031等。常用的4N25 4N26 4N35 4N36是不適合用于開關電源中的，因為這4種光耦均屬于非線性光耦。
由于光電耦合器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?？梢园匆韵?a href='http://www.athomedrugdetox.com/way/' target='_blank'>方法進行分類：
⑴按光路徑分，可分為外光路光電耦合器(又稱光電斷續(xù)檢測器)和內光路光電耦合器。外光路光電耦合器又分為透過型和反射型光電耦合器。
⑵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，互補輸出型等。
c、達林頓三極管輸出型，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、低導通輸出型(輸出低電平毫伏數量級)。
f、光開關輸出型(導通電阻小于10Ω)。
g、功率輸出型(IGBT/MOSFET等輸出)。
?、前捶庋b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。
?、劝磦鬏斝盘柗?，可分為數字型光電耦合器(OC門輸出型，圖騰柱輸出型及三態(tài)門電路輸出型等)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)。
?、砂此俣确郑煞譃榈退俟怆婑詈掀?光敏三極管、光電池等輸出型)和高速光電耦合器(光敏二極管帶信號處理電路或者光敏集成電路輸出型)。
?、拾赐ǖ婪郑煞譃閱瓮ǖ?，雙通道和多通道光電耦合器。
?、税锤綦x特性分，可分為普通隔離光電耦合器(一般光學膠灌封低于5000V，空封低于2000V)和高壓隔離光電耦合器(可分為10kV，20kV，30kV等)。
?、贪垂ぷ麟妷悍?，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)。
4、光耦的結構特點
1.光電耦合的主要特點如下：1.輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于10000MΩ，耐壓一般可超過1kV，有的甚至可以達到10kV以上。
2.由于光接收器只能接受光源的信息，反之不能，所以信號從光源單向傳輸到光接收器時不會出現反饋現象，其輸出信號也不會影響輸入端。
3.由于發(fā)光器件(砷化鎵紅外二極管)是阻抗電流驅動性 器件，而噪音是一種高內阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。
4.容易和邏輯電路配合。
5.響應速度快。光電耦合器件的時間常數通常在毫秒甚至微秒級。
6.無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊。
5、光耦的性能特點
光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。[3]它廣泛用于電平轉換、信號隔離、級間隔離、開關電路、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小，因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小，它所能提供的電流并不大，不易使半導體二極管發(fā)光;由于光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響;光電耦合器的隔離電阻很大(約1012Ω)、隔離電容很小(約幾個pF)所以能阻止電路性耦合產生的電磁干擾。線性光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，當發(fā)光二極管接通而發(fā)光，光敏三級管導通，光電耦合器是電流驅動型，需要足夠大的電流才能使發(fā)光二極管導通，如果輸入信號太小，發(fā)光二極管不會導通，其輸出信號會失真。在開關電源，尤其是數字開關電源中。
采用一只光敏三極管的光耦合器，CTR的范圍大多為20%～300%(如4N35)，而PC817則為80%～160%，達林頓型光耦合器(如4N30)可達100%～5000%。這表明欲獲得同樣的輸出電流，后者只需較小的輸入電流。因此，CTR參數與晶體管的hFE有某種相似之處。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲線。
普通光耦合器的CTR-IF特性曲線呈非線性，在IF較小時的非線性失真尤為嚴重，因此它不適合傳輸模擬信號。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號時，其交流電流傳輸比(ΔCTR=ΔIC/ΔIF)很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號，能使輸出與輸入之間呈線性關系。這是其重要特性。
必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國際的有關隔離擊穿電壓的標準;由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國摩托羅拉公司生產的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器。
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