光耦合器（opTIcal coupler，英文缩写为OC）亦称光电阻隔器，简称光耦。是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内，中心通过电→光→电的转化来传输电信号的半导体光电子器材。用于传递模拟信号的光耦合器的发光器材为二极管、光接收器为光敏三极管。当有电流通过发光二极管时，便构成一个光源，该光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管发作集电极电流，该电流的巨细与光照的强弱，亦即流过二极管的正向电流的巨细成正比。由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气上彻底阻隔，没有电信号的反应和搅扰，故功能安稳，抗搅扰才能强。发光管和光敏管之间的耦合电容小（2pf左右）、耐压高（2.5KV左右），故共模按捺比很高。输入和输出间的电阻隔度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。此外，因其输入电阻小（约10Ω），对高内阻源的噪声相当于被短接。因而，由光耦合器构成的模拟信号阻隔电路具有优秀的电气功能。
光耦的技能参数：
输入特性
光耦合器的输入特性实践也便是其内部发光二极管的特性。常见的参数有：
1. 正向作业电压Vf（Forward Voltage）
Vf是指在给定的作业电流下，LED本身的压降。常见的小功率LED一般以If=20mA来测验正向作业电压，当然不同的LED，测验条件和测验成果也会不一样。
2. 反向电压Vr（Reverse Voltage ）
是指LED所能接受的最大反向电压，超越此反向电压，可能会损坏LED.在运用沟通脉冲驱动LED时，要特别注意不要超越反向电压。
3. 反向电流Ir（Reverse Current）
一般指在最大反向电压情况下，流过LED的反向电流。
4. 答应功耗Pd（Maximum Power DissipaTIon）
LED所能接受的最大功耗值。超越此功耗，可能会损坏LED.
5. 中心波长λp（Peak Wave Length）
是指LED所宣布光的中心波长值。波长直接决议光的色彩，关于双色或多色LED，会有几个不同的中心波长值。
6. 正向作业电流If（Forward Current）
If是指LED正常发光时所流过的正向电流值。不同的LED，其答应流过的最大电流也会不一样。
7. 正向脉冲作业电流Ifp（Peak Forward Current）
Ifp是指流过LED的正向脉冲电流值。为确保寿数，一般会选用脉冲方法来驱动LED，一般LED规范书中给中的Ifp是以0.1ms脉冲宽度，占空比为1/10的脉冲电流来核算的。
输出特性
光耦合器的输出特性实践也便是其内部光敏三极管的特性，与一般的三极管相似。常见的参数有：
1. 集电极电流Ic（Collector Current）
光敏三极管集电极所流过的电流，一般标明其最大值。
2. 集电极-发射极电压Vceo（C-E Voltage）
集电极-发射极所能接受的电压。
3. 发射极-集电极电压Veco（E-C Voltage）
发射极-集电极所能接受的电压
4. 反向截止电流Iceo
5. C-E饱满电压Vce（sat）（C-E SaturaTIon Voltage）
阻隔特性
1.入出间阻隔电压Vio（IsolaTIon Voltage）
光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。
2.入出间阻隔电容Cio（Isolation Capacitance）：
光耦合器材输入端和输出端之间的电容值
3.入出间阻隔电阻Rio：（Isolation Resistance）
半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。
传输特性：
1.电流传输比CTR（Current Transfer Radio）
2.上升时刻Tr （Rise Time）& 下降时刻Tf（Fall Time）
其它参数比如作业温度、耗散功率等不再一一敷述。
光耦合器的技能参数首要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V（BR）CEO、集电极-发射极饱满压降VCE（sat）。此外，在传输数字信号时还需考虑上升时刻、下降时刻、延迟时刻和存储时刻等参数。
电流传输比是光耦合器的重要参数，一般用直流电流传输比来标明。当输出电压坚持恒守时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。
运用光电耦合器首要是为了供给输入电路和输出电路间的阻隔，在规划电路时，有必要遵从下列准则：所选用的光电耦合器材有必要契合国内和世界的有关阻隔击穿电压的规范；由英国埃索柯姆（Isocom）公司、美国FAIRCHILD出产的4N××系列（如4N25、4N26、4N35）光耦合器，在国内运用地非常遍及。可以用于单片机的输出阻隔；所选用的光耦器材有必要具有较高的耦合系数。
以下为光电耦合器的常用参数：
反向电流IR：在被测管两头加规则反向作业电压VR时，二极管中流过的电流。
反向击穿电压VBR：被测管通过的反向电流IR为规则值时，在南北极间所发作的电压降。
正向压降VF：二极管通过的正向电流为规则值时，正负极之间所发作的电压降。
正向电流IF：在被测管两头加必定的正向电压时二极管中流过的电流。结电容CJ：在规则偏压下，被测管两头的电容值。
反向击穿电压V（BR）CEO：发光二极管开路，集电极电流IC为规则值，集电极与发射集间的电压降。
输出饱满压降VCE（sat）：发光二极管作业电流IF和集电极电流IC为规则值时，并坚持IC/IF≤CTRmin时（CTRmin在被测管技能条件中规则）集电极与发射极之间的电压降。
反向截止电流ICEO：发光二极管开路，集电极至发射极间的电压为规则值时，流过集电极的电流为反向截止电流。
电流传输比CTR［2］：输出管的作业电压为规则值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR.
脉冲上升时刻tr，下降时刻tf：光耦合器在规则作业条件下，发光二极管输入规则电流IFP的脉冲波，输出端管则输出相应的脉冲波，从输出脉冲前沿起伏的10%到90%，所需时刻为脉冲上升时刻tr.从输出脉冲后沿起伏的90%到10%，所需时刻为脉冲下降时刻tf.
传输延迟时刻tPHL，tPLH：从输入脉冲前沿起伏的50%到输出脉冲电平下降到1.5V时所需时刻为传输延迟时刻tPHL.从输入脉冲后沿起伏的50%到输出脉冲电平上升到1.5V时所需时刻为传输延迟时刻tPLH.
入出间阻隔电容CIO：光耦合器材输入端和输出端之间的电容值。
入出间阻隔电阻RIO：半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。
入出间阻隔电压VIO：光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。
以光为前言把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿数长、无触点，抗搅扰才能强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等长处，在数字电路上取得广泛的运用。
关于光耦的运用：
1、光耦合器的电流传输比（CTR）的答应规模是50%～200%。这是由于当CTR《50%时，光耦中的LED就需求较大的作业电流（IF》5.0mA），才干正常操控单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗。若CTR》200%，在发动电路或许当负载发作骤变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。
2、若用扩大器电路去驱动光电耦合器，有必要精心规划，确保它可以补偿耦合器的温度不安稳性和漂移。
3、引荐选用线性光耦合器，其特色是CTR值可以在必定规模内做线性调整。上述运用的光电耦合器时作业在线性方法下，在光电耦合器的输入端加操控电压，在输出端会成份额地发作一个用于进一步操控下一级电路的电压，是单片机进行闭环调理操控，对电源输出起到稳压的作用。
为了彻底阻断搅扰信号进入体系，不只信号通路要阻隔，并且输入或输出电路与体系的电源也要阻隔，即这些电路别离运用彼此独立的阻隔电源。关于共模搅扰，选用阻隔技能，即运用变压器或线性光电耦合器，将输入地与输出地断开，使搅扰没有回路而被按捺。在开关电源中，光电耦合器是一个是非常重要的外围器材，规划者可以充沛的运用它的输入输出阻隔作用对单片机进行抗搅扰规划，并对变换器进行闭环稳压调理。
光耦的运用技巧：
光电耦合器可根据不同要求，由不同品种的发光元件和光敏元件组合成许多系列的光电耦合器。现在运用最广的是发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器，其内部结构如图1a所示。
光耦以光信号为前言来完成电信号的耦合与传递，输入与输出在电气上彻底阻隔，具有抗搅扰功能强的特色。关于既包含弱电操控部分，又包含强电操控部分的工业运用测控体系，选用光耦阻隔可以很好地完成弱电和强电的阻隔，到达抗搅扰意图。可是，运用光耦阻隔需求考虑以下几个问题：
① 光耦直接用于阻隔传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题；
② 光耦阻隔传输数字量时，要考虑光耦的呼应速度问题；
③ 假如输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口规划问题。
1 光电耦合器非线性的战胜
光电耦合器的输入端是发光二极管，因而，它的输入特性可用发光二极管的伏安特性来标明，如图1b所示；输出端是光敏三极管，因而光敏三极管的伏安特性便是它的输出特性，如图1c所示。由图可见，光电耦合器存在着非线性作业区域，直接用来传输模拟量时精度较差。
解决方法之一，运用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器，T1和T2，以及2个射极跟从器A1和A2组成，如图2所示。假如T1和T2是同类型同批次的光电耦合器，可以以为他们的非线性传输特性是彻底一致的，即K1（I1）=K2（I1），则扩大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=（R3/R2）［K1（I1）/K2（I1）］=R3/R2。由此可见，运用T1和T2电流传输特性的对称性，运用反应原理，可以很好的补偿他们本来的非线性。
另一种模拟量传输的解决方法，便是选用VFC（电压频率转化）方法，如图3所示。现场变送器输出模拟量信号（假定电压信号），电压频率转化器将变送器送来的电压信号转化成脉冲序列，通过光耦阻隔后送出。在主机侧，通过一个频率电压转化电路将脉冲序列还原成模拟信号。此刻，相当于光耦阻隔的是数字量，可以消除光耦非线性的影响。这是一种有用、简略易行的模拟量传输方法。
当然，也可以挑选线性光耦进行规划，如精细线性光耦TIL300，高速线性光耦6N135/6N136。线性光耦一般价格比一般光耦高，可是运用方便，规划简略；跟着器材价格的下降，运用线性光耦将是趋势。
2 进步光电耦合器的传输速度
当选用光耦阻隔数字信号进行操控体系规划时，光电耦合器的传输特性，即传输速度，往往成为体系最大数据传输速率的决议因素。在许多总线式结构的工业测控体系中，为了避免各模块之间的彼此搅扰，一起不下降通讯波特率，咱们不得不选用高速光耦来完成模块之间的彼此阻隔。常用的高速光耦有6N135/6N136，6N137/6N138。可是，高速光耦价格比较高，导致规划本钱进步。这儿介绍两种方法来进步一般光耦的开关速度。
由于光耦本身存在的分布电容，对传输速度形成影响，光敏三极管内部存在着分布电容Cbe和Cce，如图4所示。由于光耦的电流传输比较低，其集电极负载电阻不能太小，不然输出电压的摆幅就受到了约束。可是，负载电阻又不宜过大，负载电阻RL越大，由于分布电容的存在，光电耦合器的频率特性就越差，传输延时也越长。
用2只光电耦合器T1，T2接成互补推挽式电路，可以进步光耦的开关速度，如图5所示。当脉冲上升为“1”电平常，T1截止，T2导通。相反，当脉冲为“0”电平常，T1导通，T2截止。这种互补推挽式电路的频率特性大大优于单个光电耦合器的频率特性。
此外，在光敏三极管的光敏基极上添加正反应电路，这样可以大大进步光电耦合器的开关速度。如图6所示电路，通过添加一个晶体管，四个电阻和一个电容，试验证明，这个电路可以将光耦的最大数据传输速率进步10倍左右。
3 光耦的功率接口规划
微机测控体系中，常常要用到功率接口电路，以便于驱动各品种型的负载，如直流伺服电机、步进电机、各种电磁阀等。这种接口电路一般具有带负载才能强、输出电流大、作业电压高的特色。工程实践标明，进步功率接口的抗搅扰才能，是确保工业自动化设备正常运转的要害。
就抗搅扰规划而言，许多场合下，咱们既能选用光电耦合器阻隔驱动，也能选用继电器阻隔驱动。一般情况下，关于那些呼应速度要求不很高的启停操作，咱们选用继电器阻隔来规划功率接口；关于呼应时刻要求很快的操控体系，咱们选用光电耦合器进行功率接口电路规划。这是由于继电器的呼应延迟时刻需几十ms，而光电耦合器的延迟时刻一般都在10us之内，一起选用新式、集成度高、运用方便的光电耦合器进行功率驱动接口电路规划，可以到达简化电路规划，下降散热的意图。
图7是选用光电耦合器阻隔驱动直流负载的典型电路。由于一般光电耦合器的电流传输比CRT非常小，所以一般要用三极管对输出电流进行扩大，也可以直接选用达林顿型光电耦合器（见图8）来代替一般光耦T1。例如东芝公司的4N30。关于输出功率要求更高的场合，可以选用达林顿晶体管来代替一般三极管，例如ULN2800高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，它的输出电流和输出电压别离到达500mA和50V。
关于沟通负载，可以选用光电可控硅驱动器进行阻隔驱动规划，例如TLP541G，4N39。光电可控硅驱动器，特色是耐压高，驱动电流不大，当沟通负载电流较小时，可以直接用它来驱动，如图9所示。当负载电流较大时，可以外接功率双向可控硅，如图10所示。其间，R1为限流电阻，用于约束光电可控硅的电流；R2为耦合电阻，其上的分压用于触发功率双向可控硅。
当需求对输出功率进行操控时，可以选用光电双向可控硅驱动器，例如MOC3010。图11为沟通可控驱动电路，来自微机的操控信号 通过光电双向可控硅驱动器T1阻隔，操控双向可控硅T2的导通，完成沟通负载的功率操控。
图12为沟通电源输出直流可控电路。来自微机的操控信号 通过光电双向可控硅驱动器阻隔，操控可控硅桥式整流电路导通，完成沟通一直流的功率操控。此电路现已运用在咱们试验室研发的新式电机操控设备中，作用杰出。
光耦的运用：
由于光耦品种繁复，结构共同，长处杰出，因而其运用非常广泛，首要运用以下场合：
⑴ 在逻辑电路上的运用
⑵ 作为固体开关运用
⑶ 在触发电路上的运用
⑷ 在脉冲扩大电路中的运用光电耦合器运用于数字电路，可以将脉冲信号进行扩大。
⑸ 在线性电路上的运用
⑹ 特别场合的运用。
线性光耦合器的选取准则
在规划光耦反应式开关电源时有必要正确挑选线性光耦合器的类型及参数，选取准则如下：
①光耦合器的电流传输比（CTR）的答应规模是50%～200%。这是由于当CTR《50%时，光耦中的LED就需求较大的作业电流
②引荐选用线性光耦合器，其特色是CTR值可以在必定规模内做线性调整。
③由英国埃索柯姆（Isocom）公司、美国摩托罗拉公司出产的4N××系列（如4N25 、4N26、4N35）光耦合器，在国内运用地非常遍及。鉴于此类光耦合器出现开关特性，其线性度差，适合传输数字信号（高、低电平），因而不引荐用在开关电源中。
