光電耦合器的工作原理

在光電耦合器輸入端加電信號使發光源發光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現了電一光一電的轉換。

基本工作特性（以光敏三極管為例）

1、共模抑制比很高

在光電耦合器內部，由于發光管和受光器之間的耦合電容很小（2pF以內）所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。

2、輸出特性

光電耦合器的輸出特性是指在一定的發光電流IF下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關系，當IF=0時，發光二極管不發光，此時的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當IF>0時，在一定的IF作用下，所對應的IC基本上與VCE無關。IC與IF之間的變化成線性關系，用半導體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。其測試連線如圖2，圖中D、C、E三根線分別對應B、C、E極，接在儀器插座上。

3、光電耦合器可作為線性耦合器使用。

在發光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關狀態，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間，不同結構的光電耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。光電耦合器的參數光電耦合器的參數可分為輸入參數、輸出參數和傳輸參數。　1．輸入參數

光電耦合器的輸入參數就是發光二極管的參數。

2．輸出參數

與所用的光電管基本相同，僅對光電流和飽和壓降加以說明。

（1）光電流

指光電耦合器輸入一定的電流（一般為10mA）、輸出端接有一定負載（約500Ω）、并按規定極性加一定電壓（通常為10V）時，在輸出端所產生的電流。對于由光電三極管構成的耦合器，光電流為幾毫安以上；由光電二極管構成的耦合器，則約為幾十到幾百微安。

（2）飽和壓降UCE（sat）

指在由光電三極管構成的光電耦合器中，輸入一定電流（一般為20mA），輸出回路按規定極性加一定電壓（通常為10V），調節負載電阻，使輸出電流為一定值（一般為2mA）時，光電耦合器輸出的電壓。其值通常為0.3V。

3．傳輸參數

（1）電流傳輸比CTR

指在直流工作狀態下，光電耦合器的輸出電流IL與輸入電流IF之比值即CTR=IL/IF ，它的大小反映光電耦合器傳輸效率的高低。不加復合管時，總是小于1。

（2）隔離電阻RISO

指發光二極管與光電管之間的絕緣電阻，反映輸入與輸出之間的絕緣水平，一般為109~1013Ω。

（3）極間耐壓UISO

指發光二極管與光電管之間的絕緣耐壓，一般都在500V以上。

光電耦合器的應用

1.組成開關電路

圖1電路中，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

圖3電路為“與門”邏輯電路。其邏輯表達式為P=A．B.圖中兩只光敏管串聯，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．組成隔離耦合電路

電路如圖4所示．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．組成高壓穩壓電路

電略如圖5所示．驅動管需采用耐壓較高的晶體管(圖中驅動管為3DG27)。當輸出電壓增大時，V55

的偏壓增加，B5中發光二極管的正向電流增大，使光敏管極間電壓減小，調整管be結偏壓降低而內阻增大，使輸出電壓降低，而保持輸出電壓的穩定．

5.組成門廳照明燈自動控制電路

電路如圖6所示。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.

光電耦合器的測試

1、用萬用表判斷好壞，如圖3，斷開輸入端電源，用R×1k檔測1、2腳電阻，正向電阻為幾百歐，反向電阻幾十千歐，3、4腳間電阻應為無限大。1、2腳與3、4腳間任意一組，阻值為無限大，輸入端接通電源后，3、4腳的電阻很小。調節RP，3、4間腳電阻發生變化，說明該器件是好的。注：不能用R×10k檔，否則導致發射管擊穿。

2、簡易測試電路，如圖（4），當接通電源后，LED不發光，按下SB，LED會發光，調節RP、LED的發光強度會發生變化，說明被測光電耦合器是好的。

光電耦合器的性能特點

光耦的基本結構是將光發射器(紅外發光二極管、紅外LED)和光敏器(硅光電探測敏感器件)的芯片封裝在同一外殼內，并用透明樹脂灌封充填作光傳遞介質，通常將光發射器的管腳作輸入端，光敏器的引腳作為輸出端，當輸入端加電信號時，光發射器發出的光信號通過透明樹脂光導介質投射到光敏器后，轉換成電信號輸出，實現了以光為媒介的電→光→電信號轉換傳輸，并在電氣上是完全隔離的。

光耦的主要性能特點如下：

　　①隔離性能好，輸入端與輸出端完全實現了電隔離，其絕緣電阻RISO一般均能達到1010Ω以上，絕緣耐壓VISO在低壓時都可滿足使用要求，高耐壓一般能超過lkV，有的可達10kV以上。

　　②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。

　　③光信號不受電磁干擾，工作穩定可靠。

　　④抗共模干擾能力強，能很好地抑制干擾并消除噪音。

　　⑤光發射和光敏器件的光譜匹配十分理想，響應速度快，傳輸效率高。

　　⑥易與邏輯電路連接。

　　⑦無觸點、壽命大、體積小、耐沖擊。

　　⑧工作溫度范圍寬，符合工業和軍用溫度標準。

從應用方面看，要求光耦在不同的應用場合，具有各自相應的特性，電流傳輸比CTR大，線性度好，絕緣電壓高，高速大容量，導通后壓降小。光耦的耦合效率(即CTR)和隔離特性是其主要的誘人之處，研發的產品種類可滿足不同場合的需求，提高電子線路的可靠性。

光電耦合器的參數

光電耦合器的參數可分為輸入參數、輸出參數和傳輸參數。

1．輸入參數

光電耦合器的輸入參數就是發光二極管的參數。

2．輸出參數

與所用的光電管基本相同，僅對光電流和飽和壓降加以說明。

（1）光電流

指光電耦合器輸入一定的電流（一般為10mA）、輸出端接有一定負載（約500Ω）、并按規定極性加一定電壓（通常為10V）時，在輸出端所產生的電流。對于由光電三極管構成的耦合器，光電流為幾毫安以上；由光電二極管構成的耦合器，則約為幾十到幾百微安。

（2）飽和壓降UCE（sat）

指在由光電三極管構成的光電耦合器中，輸入一定電流（一般為20mA），輸出回路按規定極性加一定電壓（通常為10V），調節負載電阻，使輸出電流為一定值（一般為2mA）時，光電耦合器輸出的電壓。其值通常為0.3V。

3．傳輸參數

（1）電流傳輸比CTR

指在直流工作狀態下，光電耦合器的輸出電流IL與輸入電流IF之比值即CTR=IL/IF ，它的大小反映光電耦合器傳輸效率的高低。不加復合管時，總是小于1。

（2）隔離電阻RISO

指發光二極管與光電管之間的絕緣電阻，反映輸入與輸出之間的絕緣水平，一般為109~1013Ω。

（3）極間耐壓UISO

指發光二極管與光電管之間的絕緣耐壓，一般都在500V以上。

光電耦合器產品供求格局

　　一、2008年國內光電耦合器產銷量對比

　　二、2016年我國光電耦合器市場供求格局