介紹

光耦合器(也稱為光隔離器)是一種在兩個隔離電路之間傳輸電信號的半導體器件。光耦合器由兩部分組成：發射紅外光的LED和檢測LED光的光敏器件。這兩個部件都裝在一個帶有連接銷的黑匣子中。輸入電路接收輸入信號，無論是交流還是直流，并使用它來打開LED。

光耦合器

光耦合器器件只是一個密封的獨立單元，里面裝有獨立供電的光(光)發射和接收單元，這些單元可以光耦合在一起。上圖描繪了這種設備的基本形狀。在這種情況下，Tx單元是LED，但Rx單元可以是光電晶體管，光FET，光電可控硅或其他類型的光敏半導體元件;Tx 和 Rx 單元緊密地裝在一個密封的包裝中。

光耦合器的工作原理

耦合器使用光來傳輸電信號。由于它們為輸入和輸出信號提供了良好的隔離，因此廣泛用于各種電路中。它是現在最常用的光電器件之一。光耦合器由三部分組成：光發射、光接收和信號放大。輸入電信號使LED發出特定波長的光，由光電探測器檢測到并轉換為光電流，經過進一步放大后再輸出。

光耦合器的工作原理

然后完成電光電轉換，用作輸入、輸出和隔離。由于光耦合器輸入和輸出之間的相互作用是單向的，電信號的傳輸是單向的，因此光耦合器具有良好的電絕緣性和抗干擾能力。此外，由于光耦合器的輸入端是電流型工作的低電阻元件，因此具有很強的共模抑制能力。

因此，當用作長線傳輸信息中的終端隔離元件，以及計算機數字通信和實時控制中信號隔離的接口器件時，它可以顯著提高信噪比(SNR)。計算機工作在可靠性方面可以大大提高。

不同類型的光耦合器

1.基于光電晶體管的光耦合器。

2.基于光電達林頓晶體管的光耦合器。

3.采用光電可控硅的光耦合器。

4.帶光片可控硅的光耦合器

基于光電晶體管的光耦合器

光電晶體管光耦合器的內部結構如上圖所示。晶體管的類型可以是PNP或NPN。

根據輸出引腳的可用性，光電晶體管可以有兩種類型。左側第二個圖像上有一個額外的引腳排列，與晶體管的基極內部連接。引腳6用于控制光電晶體管的靈敏度。通常使用高阻值電阻將引腳連接到地或負極。在這種配置中，可以有效控制由噪聲或電氣瞬變引起的誤觸發。

基于光電晶體管的光耦合器

此外，在使用基于光電晶體管的光耦合器之前，用戶必須了解晶體管的最大額定值。PC816、PC817、LTV817和K847PH是基于光電晶體管的光耦合器的幾個例子。基于晶體管的光耦合器用于直流電路隔離。

基于光電達林頓晶體管的光耦合器

達林頓晶體管是一對雙晶體管，其中一個晶體管控制另一個晶體管的基極。達林頓晶體管在這種配置中提供高增益能力。像往常一樣，LED 發射紅外光并控制一對晶體管的基極。

基于光電達林頓晶體管的光耦合器

這種類型的光耦合器也用于直流電路中的隔離。第六個引腳內部連接到晶體管的基極，用于控制晶體管的靈敏度，如前面在光電晶體管描述中所討論的那樣。一些光電達林頓光耦合器的例子是4N32、4N33、H21B1、H21B2和H21B3。

采用光電可控硅的光耦合器

在上圖中，顯示了內部結構或基于TRIAC的光耦合器。

采用光電可控硅的光耦合器。

可控硅主要用于需要基于交流的控制或開關的地方。引線可以使用直流電進行控制，而可控硅用于控制交流電。光耦合器在這種情況下也提供了出色的隔離。這是一個三端雙向可控硅應用程序。基于光電可控硅的光耦合器示例包括IL420、4N35等，是基于可控硅的光耦合器。

帶光片可控硅的光耦合器

SCR是可控硅整流器的縮寫，也稱為晶閘管。基于光電SCR的光耦合器的內部結構如上圖所示。與其他光耦合器一樣，LED發出紅外光。LED的強度控制基于交流電路中使用的光電SCR的光耦合器。有關晶閘管的更多信息，請參見此處。

MOC3071、IL400、MOC3072和其他基于光電SCR的光耦合器就是例子。

光耦合器的優點

§ 更小更輕

§ 低價

§ 它工作得非常快。

§ 噪音較小。

§ 光耦合器對交流和直流高壓信號均有效。

§ 它還用于檢測各種傳感器應用中物理物體的存在。

§ 光耦合器的使用壽命長達數十年。

§ 它在較低頻率下具有出色的響應。

§ 沒有觸點反彈，沒有電弧干擾，也沒有電路磨損。

§ 它使用更少的能源。

§ 由于接通和關斷時間短，因此具有很高的開關頻率。

光耦合器的缺點

§ 光耦合器無法處理大電流。

§ 為了工作，光耦合器需要一個外部偏置電壓。

§ 高頻響應不足。

§ 基于光電晶體管的光耦合器在光輸入和輸出電流變化之間的線性關系與基于光電二極管的類型不同。

光耦合器的應用

§ 電磁閥/閥門控制裝置

§ 提供恒定功率的開關

§ 溫度調節

§ 交流電機的起動機和驅動器

§ 照明控制

§ E.M. 的接觸器

§ 固態繼電器

審核編輯：湯梓紅