本文主要是關(guān)于光耦的相關(guān)介紹，并著重對達林頓光耦驅(qū)動繼電器電路設(shè)計進行了詳盡的闡述。
光耦
光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號隔離、級間隔離、開關(guān)電路、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器（SSR）、儀器儀表、通信設(shè)備及微機接口中。由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小，因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小，它所能提供的電流并不大，不易使半導體二極管發(fā)光；由于光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響；光電耦合器的隔離電阻很大（約1012Ω）、隔離電容很小（約幾個pF）所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。線性方式工作的光電耦合器是在光電耦合器的輸入端加控制電壓，在輸出端會成比例地產(chǎn)生一個用于進一步控制下一級的電路的電壓。線性光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，當發(fā)光二極管接通而發(fā)光，光敏三級管導通，光電耦合器是電流驅(qū)動型，需要足夠大的電流才能使發(fā)光二極管導通，如果輸入信號太小，發(fā)光二極管不會導通，其輸出信號將失真。在開關(guān)電源，尤其是數(shù)字開關(guān)電源中。
采用一只光敏三極管的光耦合器，CTR的范圍大多為20%～300%（如4N35），而PC817則為80%～160%，達林頓型光耦合器（如4N30）可達100%～5000%。這表明欲獲得同樣的輸出電流，后者只需較小的輸入電流。因此，CTR參數(shù)與晶體管的hFE有某種相似之處。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲線。
普通光耦合器的CTR-IF特性曲線呈非線性，在IF較小時的非線性失真尤為嚴重，因此它不適合傳輸模擬信號。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號時，其交流電流傳輸比（ΔCTR=ΔIC/ΔIF）很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號，能使輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。這是其重要特性。
必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國際的有關(guān)隔離擊穿電壓的標準；由英國埃索柯姆（Isocom）公司、美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的4N××系列（如4N25 、4N26、4N35）光耦合器
技術(shù)參數(shù)
一、輸入特性
光耦合器的輸入特性實際也就是其內(nèi)部發(fā)光二極管的特性。常見的參數(shù)有：
1. 正向工作電壓Vf（Forward Voltage）
Vf是指在給定的工作電流下，LED本身的壓降。常見的小功率LED通常以If=20mA來測試正向工作電壓，當然不同的LED，測試條件和測試結(jié)果也會不一樣。
2. 反向電壓Vr（Reverse Voltage ）
是指LED所能承受的最大反向電壓，超過此反向電壓，可能會損壞LED。在使用交流脈沖驅(qū)動LED時，要特別注意不要超過反向電壓。
3. 反向電流Ir（Reverse Current）
通常指在最大反向電壓情況下，流過LED的反向電流。
4. 允許功耗Pd（Maximum Power Dissipation）
LED所能承受的最大功耗值。超過此功耗，可能會損壞LED。
5. 中心波長λp（Peak Wave Length）
是指LED所發(fā)出光的中心波長值。波長直接決定光的顏色，對于雙色或多色LED，會有幾個不同的中心波長值。
6. 正向工作電流If（Forward Current）
If是指LED正常發(fā)光時所流過的正向電流值。不同的LED，其允許流過的最大電流也會不一樣。
7. 正向脈沖工作電流Ifp（Peak Forward Current）
Ifp是指流過LED的正向脈沖電流值。為保證壽命，通常會采用脈沖形式來驅(qū)動LED，通常LED規(guī)格書中給中的Ifp是以0.1ms脈沖寬度，占空比為1/10的脈沖電流來計算的。
二、輸出特性
光耦合器的輸出特性實際也就是其內(nèi)部光敏三極管的特性，與普通的三極管類似。常見的參數(shù)有：
1. 集電極電流Ic（Collector Current）
光敏三極管集電極所流過的電流，通常表示其最大值。
2. 集電極-發(fā)射極電壓Vceo（C-E Voltage）
集電極-發(fā)射極所能承受的電壓。
3. 發(fā)射極-集電極電壓Veco（E-C Voltage）
發(fā)射極-集電極所能承受的電壓
4. 反向截止電流Iceo
5. C-E飽和電壓Vce（sat）（C-E Saturation Voltage）
四、傳輸特性：
1．電流傳輸比CTR（Current Transfer Radio）
2．上升時間Tr （Rise Time）& 下降時間Tf（Fall Time）
其它參數(shù)諸如工作溫度、耗散功率等不再一一敷述。
三、隔離特性
1．入出間隔離電壓Vio（Isolation Voltage）
光耦合器輸入端和輸出端之間絕緣耐壓值。
2．入出間隔離電容Cio（Isolation Capacitance）：
光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值
3．入出間隔離電阻Rio：（Isolation Resistance）
半導體光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣電阻值。
光耦合器的技術(shù)參數(shù)主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓V（BR）CEO、集電極-發(fā)射極飽和壓降VCE（sat）。此外，在傳輸數(shù)字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數(shù)。
電流傳輸比是光耦合器的重要參數(shù)，通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恒定時，它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。
使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設(shè)計電路時，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國內(nèi)和國際的有關(guān)隔離擊穿電壓的標準；由英國埃索柯姆（Isocom）公司、美國FAIRCHILD生產(chǎn)的4N××系列（如4N25、4N26、4N35）光耦合器，在國內(nèi)應用地十分普遍。可以用于單片機的輸出隔離；所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數(shù)。
以下為光電耦合器的常用參數(shù)：
反向電流IR：在被測管兩端加規(guī)定反向工作電壓VR時，二極管中流過的電流。
反向擊穿電壓VBR：被測管通過的反向電流IR為規(guī)定值時，在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。
正向壓降VF：二極管通過的正向電流為規(guī)定值時，正負極之間所產(chǎn)生的電壓降。
正向電流IF：在被測管兩端加一定的正向電壓時二極管中流過的電流。結(jié)電容CJ：在規(guī)定偏壓下，被測管兩端的電容值。
反向擊穿電壓V（BR）CEO：發(fā)光二極管開路，集電極電流IC為規(guī)定值，集電極與發(fā)射集間的電壓降。
輸出飽和壓降VCE（sat）：發(fā)光二極管工作電流IF和集電極電流IC為規(guī)定值時，并保持IC/IF≤CTRmin時（CTRmin在被測管技術(shù)條件中規(guī)定）集電極與發(fā)射極之間的電壓降。
反向截止電流ICEO：發(fā)光二極管開路，集電極至發(fā)射極間的電壓為規(guī)定值時，流過集電極的電流為反向截止電流。
電流傳輸比CTR：輸出管的工作電壓為規(guī)定值時，輸出電流和發(fā)光二極管正向電流之比為電流傳輸比CTR。
脈沖上升時間tr，下降時間tf：光耦合器在規(guī)定工作條件下，發(fā)光二極管輸入規(guī)定電流IFP的脈沖波，輸出端管則輸出相應的脈沖波，從輸出脈沖前沿幅度的10%到90%，所需時間為脈沖上升時間tr。從輸出脈沖后沿幅度的90%到10%，所需時間為脈沖下降時間tf。
傳輸延遲時間tPHL，tPLH：從輸入脈沖前沿幅度的50%到輸出脈沖電平下降到1.5V時所需時間為傳輸延遲時間tPHL。從輸入脈沖后沿幅度的50%到輸出脈沖電平上升到1.5V時所需時間為傳輸延遲時間tPLH。
入出間隔離電容CIO：光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值。
入出間隔離電阻RIO：半導體光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣電阻值。
入出間隔離電壓VIO：光耦合器輸入端和輸出端之間絕緣耐壓值。
達林頓光耦驅(qū)動繼電器電路設(shè)計
達林頓電路有四種接法：NPN+NPN，PNP+PNP，NPN+PNP，PNP+NPN.
前二種是同極性接法，后二種是異極性接法。NPN+NPN的同極性接法：B1為B，C1C2為C，E1B2接在一起，那么E2為E。這里也說一下異極性接法。以NPN+PNP為例。設(shè)前一三極管T1的三極為C1B1E1，后一三極管T2的三極為C2B2E2。達林頓管的接法應為：C1B2應接一起，E1C2應接一起。等效三極管CBE的管腳，C=E2，B=B1，E=E1（即C2）。等效三極管極性，和前一三極管相同。即為NPN型。
達林頓管的典型應用
1、用于大功率開關(guān)電路、電機調(diào)速、逆變電路。
2、驅(qū)動小型繼電器
利用CMOS電路經(jīng)過達林頓管驅(qū)動高靈敏度繼電器的電路，小功率NPN達林頓管FN020。
3、驅(qū)動LED智能顯示屏
LED智能顯示屏是由微型計算機控制，以LED矩陣板作顯示的系統(tǒng)，可用來顯示各種文字及圖案。該系統(tǒng)中的行驅(qū)動器和列驅(qū)動器均可采用高β、高速低壓降的達林頓管。用BD683（或BD677）型中功率NPN達林頓管作為列驅(qū)動器，而用BD682（或BD678）型PNP達林頓管作行驅(qū)動器，控制8×8LED矩陣板上相應的行（或列）的像素發(fā)光。
應注意的是，達林頓管由于內(nèi)部由多只管子及電阻組成，用萬用表測試時，be結(jié)的正反向阻值和普通三極管不同。對于高速達林頓管，有些管子的前級be結(jié)還反并聯(lián)一只輸入二極管，這時測出be結(jié)正反向電阻阻值很接近;容易誤判斷為壞管，這個請注意
4、判斷達林頓管等效為何種類型的三極管：
首先看看第一只管是什么類型的，第一只管是什么類型的，那么這只達林頓管就是什么類型的，和第二只無關(guān)！更加重要的是 要看看這兩只管構(gòu)成的達林頓管能不能正常工作，如果工作電流沖突，則直接否定這只管。
達林頓管內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下：
ULN2803也是一個8路反向器電路，即當輸入端為高電平時ULN2803輸出端為低電平，當輸入端為低電平時ULN2803輸出端為高電平，繼電器得電吸合。同時，內(nèi)部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管。
典型電路如下：
為了實現(xiàn)輸入和輸出隔離，結(jié)合光耦來設(shè)計！常用電路如下：
結(jié)語
關(guān)于光耦的相關(guān)介紹就到這了，希望本文能對你有所幫助。