簡介：

• 光電耦合元件是以光（含可見光、紅外線等）作為媒介來傳輸電信號的一組裝置，其功能是平時讓輸入電路及輸出電路之間隔離，在需要時可以使電信號通過隔離層的傳送方式。光電耦合元件（英語：optical coupler，或英語：photo coupler），亦稱光耦合器、光隔離器以及光電隔離器，簡稱光耦。
• 常見的光電耦合元件是將發(fā)光二極管（LED）及光晶體管（LED）放在一個不透明的封裝中。其他的組合有LED-光電二極管、LED-LASCR及燈泡-光敏電阻。光電耦合元件一般會傳遞數(shù)字信號，但配合一些技術(shù)，也可以用光電耦合元件傳送模擬信號。
• 缺點(diǎn)：光電耦合元件廣泛用于電氣隔離、電平轉(zhuǎn)換、驅(qū)動電路及工業(yè)通訊中，但因為寄生輸入輸出電容問題，其共模瞬變抑制（Common-Mode Transient Immunity）能力較弱，此外，其速度受限、光電耦合元件的功耗較高，以及元件容易老化都是其問題。

原理：

• 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(qū)動光發(fā)射源，使之發(fā)光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)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，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸資訊中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在電腦數(shù)位通信及即時控制中作為信號隔離的界面器件，可以大大增加其工作之可靠性。
• 光耦合器的光發(fā)射源一般會是紅外線的發(fā)光二極管，將電能轉(zhuǎn)換為特定波長的光，在發(fā)射源及接收器之間會有封閉式的光通道（也稱為電介質(zhì)通道），接收器是光感測器，感測特定波長的光，可能直接轉(zhuǎn)換成電能量，也可能由此信號調(diào)變外部電源提供的電流。接收器可以是光敏電阻、光電二極管、光晶體管、可控硅整流器（SCR）或TRIAC。發(fā)光二極管除了發(fā)射光之外，也可以作為光感測元件，因此可以用發(fā)光二極管作光感測元件，即為對稱性雙向光耦合器。光耦合的固態(tài)繼電器其中由有光電二極管的光耦合器來驅(qū)動功率開關(guān)，一般是一對互補(bǔ)的MOSFET。開槽光學(xué)開關(guān)包括光發(fā)射源及接收器，但其光通道有開口，若其他物體擋住開口，使光無法通過，則接收器產(chǎn)生的信號也會隨之變化。

電氣隔離：

• 子零件、電氣信號及電源線都會受到閃電、靜電放電、電磁干擾、切換脈波及電源擾動所產(chǎn)生的電壓所影響。遠(yuǎn)方閃電可以感應(yīng)大到10kV的電壓，是許多電子元件耐壓的一千倍。電路也可以透過設(shè)計方式連接高電壓，此時就需要安全而可靠的裝置連接高電壓及低電壓的元件。
• 光電耦合元件的主要功能之一是要阻隔高電壓以及電壓暫態(tài)，不讓這些電路中的電壓暫態(tài)影響電路的其他部分。以往這類的機(jī)能會由隔離變壓器實(shí)現(xiàn)，利用電感耦合讓電流隔離的輸入及輸出端可以傳遞訊號。變壓器及光電耦合元件是僅有二種提供加強(qiáng)保護(hù)的功能，同時保護(hù)設(shè)備以及使用這些設(shè)備的人員。這些設(shè)備在物理上只有單一的隔離層，但提供的保護(hù)相當(dāng)于IEC電器等級中，具有雙重隔離的Ⅱ類電器。光電耦合元件的安全性、測試及承認(rèn)受到各國以及國際性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范：制造商發(fā)行的光電耦合元件規(guī)格至少需符合其中一項法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。
• 光電耦合元件透過由輸入信號調(diào)變的光束連接輸入端及輸出端，會將有用的輸入信息轉(zhuǎn)換為光，讓光通過介電質(zhì)，送到接收端再轉(zhuǎn)換為電氣訊號。變壓器的本質(zhì)可以雙向傳遞能量，而且轉(zhuǎn)換效率很高，而光電耦合元件和變壓器不同，光電耦合元件多半只允許單向的信號轉(zhuǎn)換（不過也有例外，參考雙向光耦合器），而且不能轉(zhuǎn)換功率。一般光電耦合元件不轉(zhuǎn)換能量，只能提供信號，用信號將輸出側(cè)能量調(diào)變后再輸出。光電耦合元件可以轉(zhuǎn)換直流或是緩慢變化的信號，在輸入及輸出側(cè)不需要阻抗匹配。變壓器及光電耦合元件都可以破壞不希望出現(xiàn)的接地回路，接地回路是在工業(yè)上及電氣設(shè)備中常見的情形，會因為接地線造成大電流或是噪聲電流[。

種類：

元件形式[note 5]光源[10]感測器種類[10]速度電流轉(zhuǎn)換比（CTR）[note 6]

電阻式光隔離器 （Vactrol）	電燈泡	CdS或CdSe光敏電阻（LDR）	非常慢	<100%[note 7]
	霓虹燈		低
	GaAs紅外線LED		低
二極管型光耦合器	GaAs紅外線LED	硅光電二極管	最高	0.1–0.2%[24]
晶體管型光耦合器	GaAs紅外線LED	雙極體硅光晶體管	中等	2–120%[24]
		達(dá)靈頓晶體管光晶體管	中等	100–600%[24]
光耦合式SCR	GaAs紅外線LED	硅控整流子	從低到中	>100%[25]
光耦合式TRIAC	GaAs紅外線LED	TRIAC	從低到中	非常高
固態(tài)繼電器	GaAs紅外線LED疊層	光二極管疊層驅(qū)動 一對MOSFET或IGBT	從低到高[note 8]	實(shí)務(wù)上沒有限制

• 晶體管耦合器：具有較高的換能效率，高耐壓性，低輸入驅(qū)動能力
• 高速集成電路輸出耦合器：它有提供高速集成光能力的接收元件，速度為1－10兆赫茲。
• 三端雙向可控硅耦合器：這種類型的耦合器主要用來控制AC載荷，例如發(fā)動機(jī)和螺線管。
• 線性耦合器：結(jié)構(gòu)由紅外線LED，與紅外線接收二極管組成，其輸出為純電流訊號。輸入電流與輸出電流有線性關(guān)系比，在光電二極管未飽和前，為線性輸出特性。
• 光電繼電器SSR：又名固態(tài)繼電器或光電MOSFET，因為在一個輸出處里裝配二顆MOSFET，在產(chǎn)品導(dǎo)通后，會與一般MOSFET相同，呈現(xiàn)電阻特性。

應(yīng)用環(huán)境：

• 光電耦合元件廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離、數(shù)位儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸（工業(yè)通訊）、脈沖放大、固態(tài)繼電器（SSR）、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)電界面中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦回饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的光耦/光电隔离器件的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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