光电耦合器的工作原理

在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。

基本工作特性（以光敏三极管为例）

1、共模抑制比很高

在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。

2、输出特性

光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。其测试连线如图2，图中D、C、E三根线分别对应B、C、E极，接在仪器插座上。

3、光电耦合器可作为线性耦合器使用。

在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。光电耦合器的参数光电耦合器的参数可分为输入参数、输出参数和传输参数。　1．输入参数

光电耦合器的输入参数就是发光二极管的参数。

2．输出参数

与所用的光电管基本相同，仅对光电流和饱和压降加以说明。

（1）光电流

指光电耦合器输入一定的电流（一般为10mA）、输出端接有一定负载（约500Ω）、并按规定极性加一定电压（通常为10V）时，在输出端所产生的电流。对于由光电三极管构成的耦合器，光电流为几毫安以上；由光电二极管构成的耦合器，则约为几十到几百微安。

（2）饱和压降UCE（sat）

指在由光电三极管构成的光电耦合器中，输入一定电流（一般为20mA），输出回路按规定极性加一定电压（通常为10V），调节负载电阻，使输出电流为一定值（一般为2mA）时，光电耦合器输出的电压。其值通常为0.3V。

3．传输参数

（1）电流传输比CTR

指在直流工作状态下，光电耦合器的输出电流IL与输入电流IF之比值即CTR=IL/IF ，它的大小反映光电耦合器传输效率的高低。不加复合管时，总是小于1。

（2）隔离电阻RISO

指发光二极管与光电管之间的绝缘电阻，反映输入与输出之间的绝缘水平，一般为109~1013Ω。

（3）极间耐压UISO

指发光二极管与光电管之间的绝缘耐压，一般都在500V以上。

光电耦合器的应用

1.组成开关电路

图1电路中，当输入信号ui为低电平时，晶体管V1处于截止状态，光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零，输出端Q11、Q12间的电阻很大，相当于开关“断开”；当ui为高电平时，v1导通，B1中发光二极管发光，Q11、Q12间的电阻变小，相当于开关“接通”．该电路因Ui为低电平时，开关不通，故为高电平导通状态．同理，图2电路中，因无信号(Ui为低电平)时，开关导通，故为低电平导通状态．

2．组成逻辑电路

图3电路为“与门”逻辑电路。其逻辑表达式为P=A．B.图中两只光敏管串联，只有当输入逻辑电平A=1、B=1时，输出P=1．同理，还可以组成“或门”、“与非门”、“或非门”等逻辑电路．

3．组成隔离耦合电路

电路如图4所示．这是一个典型的交流耦合放大电路．适当选取发光回路限流电阻Rl，使B4的电流传输比为一常数，即可保证该电路的线性放大作用。

4．组成高压稳压电路

电略如图5所示．驱动管需采用耐压较高的晶体管(图中驱动管为3DG27)。当输出电压增大时，V55

的偏压增加，B5中发光二极管的正向电流增大，使光敏管极间电压减小，调整管be结偏压降低而内阻增大，使输出电压降低，而保持输出电压的稳定．

5.组成门厅照明灯自动控制电路

电路如图6所示。A是四组模拟电子开关（S1~S4）：S1，S2，S3并联（可增加驱动功率及抗干扰能力）用于延时电路，当其接通电源后经R4，B6驱动双向可控硅VT，VT直接控制门厅照明灯H；S4与外接光敏电阻Rl等构成环境光线检测电路。当门关闭时，安装在门框上的常闭型干簧管KD受到门上磁铁作用，其触点断开，S1，S2，S3处于数据开状态。晚间主人回家打开门，磁铁远离KD，KD触点闭合。此时9V电源整流后经R1向C1充电，C1两端电压很快上升到9V，整流电压经S1，S2，S3和R4使B6内发光管发光从而触发双向可控硅导通，VT亦导通，H点亮，实现自动照明控制作用。房门关闭后，磁铁控制KD，触点断开，9V电源停止对C1充电，电路进入延时状态。C1开始对R3放电，经一段时间延迟后，C1两端电压逐渐下降到S1，S2，S3的开启电压（1.5v)以下，S1，S2，S3恢复断开状态，导致B6截止，VT亦截止，H熄来，实现延时关灯功能.

光电耦合器的测试

1、用万用表判断好坏，如图3，断开输入端电源，用R×1k档测1、2脚电阻，正向电阻为几百欧，反向电阻几十千欧，3、4脚间电阻应为无限大。1、2脚与3、4脚间任意一组，阻值为无限大，输入端接通电源后，3、4脚的电阻很小。调节RP，3、4间脚电阻发生变化，说明该器件是好的。注：不能用R×10k档，否则导致发射管击穿。

2、简易测试电路，如图（4），当接通电源后，LED不发光，按下SB，LED会发光，调节RP、LED的发光强度会发生变化，说明被测光电耦合器是好的。

光电耦合器的性能特点

光耦的基本结构是将光发射器(红外发光二极管、红外LED)和光敏器(硅光电探测敏感器件)的芯片封装在同一外壳内，并用透明树脂灌封充填作光传递介质，通常将光发射器的管脚作输入端，光敏器的引脚作为输出端，当输入端加电信号时，光发射器发出的光信号通过透明树脂光导介质投射到光敏器后，转换成电信号输出，实现了以光为媒介的电→光→电信号转换传输，并在电气上是完全隔离的。

光耦的主要性能特点如下：

　　①隔离性能好，输入端与输出端完全实现了电隔离，其绝缘电阻RISO一般均能达到1010Ω以上，绝缘耐压VISO在低压时都可满足使用要求，高耐压一般能超过lkV，有的可达10kV以上。

　　②光信号单向传输，输出信号对输入端无反馈，可有效阻断电路或系统之间的电联系，但并不切断他们之间的信号传递。

　　③光信号不受电磁干扰，工作稳定可靠。

　　④抗共模干扰能力强，能很好地抑制干扰并消除噪音。

　　⑤光发射和光敏器件的光谱匹配十分理想，响应速度快，传输效率高。

　　⑥易与逻辑电路连接。

　　⑦无触点、寿命大、体积小、耐冲击。

　　⑧工作温度范围宽，符合工业和军用温度标准。

从应用方面看，要求光耦在不同的应用场合，具有各自相应的特性，电流传输比CTR大，线性度好，绝缘电压高，高速大容量，导通后压降小。光耦的耦合效率(即CTR)和隔离特性是其主要的诱人之处，研发的产品种类可满足不同场合的需求，提高电子线路的可靠性。

光电耦合器的参数

光电耦合器的参数可分为输入参数、输出参数和传输参数。

1．输入参数

光电耦合器的输入参数就是发光二极管的参数。

2．输出参数

与所用的光电管基本相同，仅对光电流和饱和压降加以说明。

（1）光电流

指光电耦合器输入一定的电流（一般为10mA）、输出端接有一定负载（约500Ω）、并按规定极性加一定电压（通常为10V）时，在输出端所产生的电流。对于由光电三极管构成的耦合器，光电流为几毫安以上；由光电二极管构成的耦合器，则约为几十到几百微安。

（2）饱和压降UCE（sat）

指在由光电三极管构成的光电耦合器中，输入一定电流（一般为20mA），输出回路按规定极性加一定电压（通常为10V），调节负载电阻，使输出电流为一定值（一般为2mA）时，光电耦合器输出的电压。其值通常为0.3V。

3．传输参数

（1）电流传输比CTR

指在直流工作状态下，光电耦合器的输出电流IL与输入电流IF之比值即CTR=IL/IF ，它的大小反映光电耦合器传输效率的高低。不加复合管时，总是小于1。

（2）隔离电阻RISO

指发光二极管与光电管之间的绝缘电阻，反映输入与输出之间的绝缘水平，一般为109~1013Ω。

（3）极间耐压UISO

指发光二极管与光电管之间的绝缘耐压，一般都在500V以上。

光电耦合器产品供求格局

　　一、2008年国内光电耦合器产销量对比

　　二、2016年我国光电耦合器市场供求格局