光電耦合器的工作原理

光電耦合器是一種把紅外光發射器件和紅外光接受器件以及信號處理電路等封裝在同一管座內的器件。當輸入電信號加到輸入端發光器件LED上，LED發光，光接受器件接受光信號并轉換成電信號，然后將電信號直接輸出，或者將電信號放大處理成標準數字電平輸出，這樣就實現了“電－光－電”的轉換及傳輸，光是傳輸的媒介，因而輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。

光電耦合器，是近幾年發展起來的一種半導體光電器件，由于它具有體積小、壽命長、抗干擾能力強、工作溫度寬及無觸點輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點，被廣泛地應用在電子技術領域及工業自動控制領域中，它可以代替繼電器、變壓器、斬波器等，而用于隔離電路、開關電路、數模轉換、邏輯電路、過流保護、長線傳輸、高壓控制及電平匹配等。

光電耦合器電路圖（一）

開關電路

對于開關電路，往往要求控制電路和開關電路之間要有很好的電隔離，這對于一般的電子開關來說是很難做到的，但采用光電耦合器就很容易實現了。圖中（a）所示電路就是用光電耦合器組成的簡單開關電路。

在圖中，當無脈沖信號輸入時，三極管BG處于截止狀態，發光二極管無電流流過不發光，則a、b兩端電阻非常大，相當于開關“斷開”。當輸入端加有脈沖信號時，BG導通，發光二極管發光，則a、b兩端電阻變得很小，相當于開關“接通”。故稱無信號時開關不通，為常開狀態。

圖46—4中（b）所示電路則為“帶閉”狀態，因為無信號輸入時，雖BG截止，但發光二極管有電流通過而發光，使a、b

圖46-4

兩端處于導通狀態，相當于開關“接通”。當有信號輸入時，BG導通，由于BG的集電結壓降在0．3V以下，遠小于發光二極管的正向導通電壓，所以發光二極管無電流流過不發光，則a、b兩端電阻極大，相當于開關“斷開”，故稱“常閉”式。

可見，開關a、b端在電路中不受電位高低的限制，但在使用中應滿足a端電位為正，b端為負，并使Uab＞3V為好，同時還應注意Uab應小于光電三極管的BVceo。

依據圖46—4的原理，光電耦合器可以組成如圖46—5中（a）、（b）等多種形式。

圖46-5

圖中（a）為單刀雙擲開關電路，其中外接二極管D的作用，是保證輸入正脈沖信號時“od”組接通，“ob”組關斷。圖中（b）為雙刀雙擲開關電路，無輸入信號時，BG截止，“ob”與“od”組斷開，“oa”與“oc”組接通；BG導通（即有信號輸入時），“ob”與“od”組接通，而“oa”與“oc”組斷開。它們適于自動控制和遙控設備中使用。

光電耦合器電路圖（二）

光耦合的可控硅開關電路

圖46—6中（a）所示電路為光耦合器構成的可控硅開關電路。可控硅SCR的觸發電壓取自電阻R，其大小由通過光電三極管的電流決定，直接由輸入電壓控制。該電路簡單，控制端與輸出端有可靠的電隔離。

圖46-6

圖中（b）所示電路，為控制負載為純電阻（如白熾燈泡）的開關電路，圖中R1的阻值由下式確定：R1＝V/1．2A，1．2A為雙向開關的額定電流。當主電網電壓為220V時，V＝/2·220=308V，則R1=308/1．2=250Ω．所以，可控硅SCR的規格應依R1的大小進行選擇。

當開關電路的負載為感性負載（如電動機等），則由于流過感性負載（線圈）的電流與電壓的相位不同，需增加相應元件，方能保證開關電路的正常工作，如圖46-6所示。

光電耦合器電路圖（三）

光耦組成高壓穩壓電路

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．

光電耦合器電路圖（四）

光耦組成的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。

光電耦合器電路圖（五）

光耦組成的開關電路

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．

光電耦合器電路圖（六）

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。