1.概述
光耦合器（opTIcal coupler，英文缩写为OC）亦称光电阻隔器，简称光耦。光耦合器以光为前言传输电信号。它对输入、输出电信号有杰出的阻隔效果，所以，它在各种电路中得到广泛的运用。现在它已成为品种最多、用处最广的光电器材之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接纳及信号扩大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之宣布必定波长的光，被光探测器接纳而发作光电流，再经过进一步扩大后输出。这就完成了电—光—电的转化，然后起到输入、输出、阻隔的效果。由于光耦合器输入输出间相互阻隔，电信号传输具有单向性等特色，因而具有杰出的电绝缘才干和抗搅扰才干。又由于光耦合器的输入端归于电流型作业的低阻元件，因而具有很强的共模按捺才干。所以，它在长线传输信息中作为终端阻隔元件可以大大进步信噪比。在计算机数字通讯及实时操控中作为信号阻隔的接口器材，可以大大添加计算机作业的可靠性。
光耦合器的首要长处是：信号单向传输，输入端与输出端彻底完成了电气阻隔阻隔，输出信号对输入端无影响，抗搅扰才干强，作业安稳，无触点，运用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新式器材，现已广泛用于电气绝缘、电平转化、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号阻隔、级间阻隔、脉冲扩大电路、数字外表、远距离信号传输、脉冲扩大、固态继电器(SSR)、仪器外表、通讯设备及微机接口中。在单片开关电源中，运用线性光耦合器可构成光耦反应电路，经过调理操控端电流来改动占空比，到达精细稳压意图。
十几年来，新式光耦合器不断涌现，满意了各种光操控的要求。其运用规模已扩展到计测仪器，精细仪器，工业用电子仪器，计算机及其外部设备、通讯机、信号机和路途情报系统，电力机械等范畴。这儿偏重介绍该器材的作业特性，驱动和输出电路及部分实践运用电路。近年来面世的线性光耦合器可以传输接连改变的模仿电压或模仿电流信号，使其运用范畴大为拓展。下面别离介绍光耦合器的作业原理及检测办法。
2. 光耦合器的功能及类型
用于传递模仿信号的光耦合器的发光器材为二极管、光接纳器为光敏三极管。当有电流经过发光二极管时，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经过光信号来传输，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，抗搅扰才干强。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仿信号阻隔电路具有优秀的电气功能。
事实上，光耦合器是一种由光电流操控的电流搬运器材，其输出特性与一般双极型晶体管的输出特性类似，因而可以将其作为一般扩大器直接构成模仿扩大电路，而且输入与输出间可完成电阻隔。但是，这类扩大电路的作业安稳性较差，无有用价值。究其原因首要有两点：一是光耦合器的线性作业规模较窄，且随温度改变而改变；二是光耦合器共发射极电流传输系数β和集电极反向饱满电流ICBO(即暗电流)受温度改变的影响显着。因而，在实践运用中，除应选用线性规模宽、线性度高的光耦合器来完成模仿信号阻隔外，还有必要在电路上采纳有用办法，尽量消除温度改变对扩大电路作业状况的影响。
从光耦合器的搬运特性与温度的联系可以看出，若使光耦合器构成的模仿阻隔电路安稳有用，则应尽量消除暗电流（ICBO）的影响，以进步线性度，做到静态作业点IFQ随温度的改变而主动调整，以使输出信号坚持对称性，使输入信号的动态规模随温度改变而主动改变，以抵消β值随温度改变的影响，确保电路作业状况的安稳性。
2.1光耦合器的类型
光耦合器有管式、双列直插式和光导纤维式等封培养方式，其品种达数十种。光耦合器的品种达数十种，首要有通用型（又分无基极引线和基极引线两种）、达林顿型、施密特型、高速型、光集成电路、光纤维、光敏晶闸管型（又分单向晶闸管、双向晶闸管）、光敏场效应管型。此外还有双通道式（内部有两套对管）、高增益型、交-直流输入型等等。国外出产厂家有英国ISOCOM公司等，国内厂家的姑苏半导体总厂等。
2.2线性光耦合器的产品分类
线性光耦合器的典型产品及首要参数见表1，这些光耦均以光敏三极管作为接纳管。
表1典型线性光耦合器的首要参数
产品类型 CTR/% V（BR）CE0/V 出产厂 封装型式
PC816A 80～160 70 Sharp DZP-4基极未引出
PC817A 80～160 35 Sharp
SFH610A-2 63～125 70 simens
NEC2501-H 80～160 40 NEC
CNY17-2 63～125 70 Motoroln DZP-4基极未引出
CNY17-3 100～200 70 simens
SFH600-1 63～125 70 simens
SFH600-2 100～200 70 simens
CNY75GA 63～125 90 Temic DZP-4基极未引出
CNY75GB 100～200 90 Temic
MOC8101 50～80 30 Motoroln
MOC8102 73～117 30 Motoroln
3.光耦合器的技术参数
光耦合器的技术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。
最重要的参数是电流扩大系数传输比CTR（Curremt-Trrasfer RaTIo）。通常用直流电流传输比来表明。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。当接纳管的电流扩大系数HFE为常数时，它等于输出电流IC之比，通常用百分数来表明。有公式：
CTR=IC/ IF&TImes;100% 。选用一只光敏三极管的光耦合器，CTR的规模大多为20%～30%（如4N35），而PC817则为80%～160%，达林顿型光耦合器（如4N30）可达100%～500%。这表明欲取得相同的输出电流，后者只需较小的输入电流。因而，CTR参数与晶体管的hFE有某品种似之处。一般光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性，在IF较小时的非线性失真尤为严峻，因而它不合适传输模仿信号。线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有杰出的线性度，特别是在传输小信号时，其沟通电流传输比(ΔCTR＝ΔIC/ΔIF)很挨近于直流电流传输比CTR值。因而，它合适传输模仿电压或电流信号，能使输出与输入之间呈线性联系。这是其重要特性。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就需要较大的作业电流(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）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&TImes;×系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器，现在在国内运用地十分遍及。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。
4.通用型与达林顿型光耦合器区别
4.1办法之一
在通用型光耦合器中，接纳器是一只硅光电半导体管，因而在B-E之间只需一个硅PN结。达林顿型否则，它由复合管构成，两个硅PN结串联成复合管的发射结。依据上述不同，很简单将通用型与达林顿型光耦合器区别开来。具体办法是，将万用表拨至R×100档，黑表笔接B极，红表笔接E极，选用读取电压法求出发射结正向电压VBE。若VBE=0.55～0.7V，便是达林顿型光耦合器。
实例：用500型万用表的R×100档别离丈量4N35、4N30型光耦合器的VBE，丈量数据及定论同时列入表2中。
表2测验成果
类型 RBE（Ω） n`（格） VBE（V） 计算公式 测验定论
4N35 850 23 0.69 VBE=0.03n（V） 通用型
4N30 4.3k 40.5 1.215 VBE=0.03n`（V） 达林顿型
4.2办法之二
通用型与达林顿型光电耦合的首要区别是接纳管的电流扩大系数不同。前者的hFE为几十倍至几百倍，后者可达数千倍，二者相差1～2个数量级。因而，只需精确丈量出hFE值，即可区别。在丈量时应注意事项：
（1）由于达林顿型光耦合器的hFE值很高，所以表针两次偏转格数十分挨近。精确读出n1、n2的格数是本办法关键所在，否则将引起较大的差错。此外，欧姆零点亦应事前调准。
（2）若4N30中的发射管损坏，但接纳管未发现毛病，则可替代超β管运用。同理，假使4N35中的接纳管完好无缺，也可作一般硅NPN晶体管运用，完成废物运用。
（3）关于无基极引线的通用型及达林顿型光耦合器，本办法不再适用。主张选用测电流传输比CTR的办法加以区别。
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