深入淺出談光耦

光電耦合器(opticalcoupler，英文縮寫(xiě)為OC)亦稱(chēng)光電隔離器或光耦合器，簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。它是以光為媒介來(lái)傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器(紅外線(xiàn)發(fā)光二極管LED)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時(shí)發(fā)光二極管發(fā)出光線(xiàn)，光敏三極管接受光線(xiàn)之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現了“電—光—電”轉換。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(cháng)、無(wú)觸點(diǎn)，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(diǎn)，在數字電路上獲得廣泛的應用。

光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現了電氣隔離，輸出信號對輸入端無(wú)影響，抗干擾能力強，工作穩定，無(wú)觸點(diǎn)，使用壽命長(cháng)，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來(lái)產(chǎn)新型器件，現已廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)電源中，利用線(xiàn)性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過(guò)調節控制端電流來(lái)改變占空比，達到精密穩壓目的。

在光耦電路設計中，有兩個(gè)參數常常被人忽視，需要格外注意，

一個(gè)是反向電壓Vr(Reverse Voltage )，是指原邊發(fā)光二極管所能承受的最大反向電壓，超過(guò)此反向電壓，可能會(huì )損壞LED。而一般光耦中，這個(gè)參數只有5V左右，在存在反壓或振蕩的條件下使用時(shí)，要特別注意不要超過(guò)反向電壓。如，在使用交流脈沖驅動(dòng)LED時(shí)，需要增加保護電路。

另外一個(gè)參數是光耦的電流傳輸比(current transfer ratio，簡(jiǎn)稱(chēng)CTR),是指在直流工作條件下，光耦的輸出電流與輸入電流之間的比值。光耦的CTR類(lèi)似于三極管的電流放大倍數，是光耦的一個(gè)極為重要的參數，它取決于光耦的輸入電流和輸出電流值及電耦的電源電壓值，這幾個(gè)參數共同決定了光耦工作在放大狀態(tài)還是開(kāi)關(guān)狀態(tài)，其計算方法與三極管工作狀態(tài)計算方法類(lèi)似。若輸入電流、輸出電流、電流傳輸比設計搭配不合理，可能導致電路不能工作在預想的工作狀態(tài)。

除上述兩個(gè)參數外，光耦還有幾個(gè)參數是比較重要的，如：

1)正向工作電壓Vf(Forward Voltage)，Vf是指在給定的工作電流下，LED本身的壓降。常見(jiàn)的小功率LED通常以If=10mA來(lái)測試正向工作電壓，當然不同的LED，測試條件和測試結果也會(huì )不一樣。

2)集電極電流Ic(Collector Current)光敏三極管集電極所流過(guò)的電流，通常表示其最大值。

3)C-E飽和電壓Vce(sat)(C-E Saturation Voltage)，即光敏三極管的集電極-發(fā)射極飽和壓降。

4)上升時(shí)間Tr (Rise Time) 下降時(shí)間Tf(Fall Time)，其定義與典型測試方法如下圖所示，它們反映了工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的光耦，其開(kāi)關(guān)速度情況。