光耦的作用及工作原理

光耦的作用及工作原理

光耦(光耦合器)源起70年代，光的发射、光的接收及信号放大这是光耦的最重要的三部分。现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构 成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。

结构特点

光电耦合的主要特点如下：

1.输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10000MΩ，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。

　　2.由于光接收器只能接受光源的信息，反之不能，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。

　　3.由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。

　　4.容易和逻辑电路配合。

　　5.响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒级。

6.无触点、寿命长、体积小、耐冲击。

工作原理

耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大提高计算机工作的可靠性。

光耦的作用

(1) 在逻辑电路上的应用

　　光电耦合器可以构成各种逻辑电路，由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好，因此，由它构成的逻辑电路更可靠。

　　(2) 作为固体开关应用

　　在开关电路中，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离，对于一般的电子开关来说是很难做到的，但用光电耦合器却很容易实现。

　　(3) 在触发电路上的应用

　　将光电耦合器用于双稳态输出电路，由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出与负载隔离地问题。

　　(4) 在脉冲放大电路中的应用

　　光电耦合器应用于数字电路，可以将脉冲信号进行放大。

　　(5) 在线性电路上的应用

　　线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。

　　(6) 特殊场合的应用

　　光电耦合器还可应用于高压控制，取代变压器，代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。

　　线性光耦合器的选取原则

　　在设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数，选取原则如下：

　　①光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%～200%。这是因为当CTR<50%时，光耦中的LED就需要较大的工作电流 (IF>5.0mA)，才能正常控制单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗。若CTR>200%，在启动电路或者当负载发生突变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。

　　②推荐采用线性光耦合器，其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。

　　③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器，目前在国内应用地十分普遍。鉴于此类光耦合器呈现开关特性，其线性度差，适宜传输数字信号(高、低电平)，因此不推荐用在开关电源中。