光耦合器基础知识！

　　所有光耦合器都由两个元件组成：光源（几乎总是发光二极管（LED））和光电传感器（通常是光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、可控硅整流器（SCR）或三端双向可控硅。这两个元件都由介电（非导电）势垒隔开。当输入电流施加到LED上时，它打开并发出红外光;然后，光电传感器检测到该光，并允许电流流过电路的输出侧。相反，当LED熄灭时，没有电流流过光电传感器。通过这种方法，两个流动的电流被电隔离。

　　下图描述了光耦合器的基本工作原理。在左边的灰色图像中，电流未通过引脚1施加，LED熄灭，连接到引脚4和5的电路没有电流流动。当输入电路通电时，LED打开，传感器检测到光线，关闭开关并启动输出电路中的电流，如右图所示。

　　作为半导体器件，光耦合器可以作为几种不同外形尺寸之一制造。

　　表面贴装（SMT）器件使用短引线或扁平端子安装在印刷电路板（PCB）的顶部。这些产品通常体积小，重量轻，并且可以快速且廉价地进行自动化组装。

　　通孔（THT）器件具有长引线，这些引线在PCB上穿孔并焊接到另一侧。虽然由于前者需要大型元件和劳动密集型组装，THT正在慢慢被SMT制造所取代，但通孔器件仍然能够实现强大的机械连接。

　　引线元件使用长引线连接到PCB。

　　应用

　　光耦合器可用于多种不同的用途和应用，包括：

　　输入和输出切换，特别是在电子嘈杂的环境中

　　开关模式电源

　　信号隔离

　　功率控制

　　电脑/调制解调器通信

　　控制晶体管和三端双向可控硅

　　虽然绝大多数光耦合器执行相对简单的开关电路控制，但最近的发展允许更多“智能”设备通过改变光源的亮度来传输编码信号。

　　光耦合器类似于继电器和隔离变压器，通常执行相关功能，但它们具有几个明显的差异和优势。光耦合器通常：

　　比继电器更小、更轻

　　功能切换速度更快

　　激活所需的开关电流要小得多

　　由于其固态结构，疲劳最小，特别是与机电继电器相比

　　由于上述原因，光耦合器在需要快速开关并使用低压传输的数字或微电子设备中非常常见。

　　以下视频解释了光耦合器的基本结构、主要用途以及它们与继电器的相似性。

　　类型

　　光耦合器类型由所用检波器类型决定，如下所述。某些类型具有不同的特性，因此更适合特定应用。光耦合器通常以其“输出类型”来称呼;例如，光电晶体管器件可以称为“带光电晶体管输出”的光耦合器。

　　光电管

　　光电管光耦合器，也称为阻性光隔离器，代表了最早的光耦合器设计。它们使用白炽灯泡、霓虹灯或LED作为光源，使用硫化镉（CS）或硒化镉（CSe）光敏电阻作为检测器。光电池由于其非常缓慢的开关（从5到200毫秒）而在很大程度上已经过时，并且在鼎盛时期用于电话网络，复印机和工业自动化应用。然而，它们在光耦合器中是独一无二的，因为它们是非极化的，因此适用于交流和直流操作。光电管光耦合器仍然少量生产，用作吉他放大器和电子乐器等利基产品中的廉价增益控制或压缩器。电阻式LED光隔离器有时被称为Vactrols。

　　光电二极管

　　光电二极管光耦合器采用LED作为光源，光电二极管作为检测器。它们能够实现极快的开关，但它们的电流传输比（输出电流与导致电流的输入电流之比）通常非常低，通常小于1%。光电二极管光耦合器可配备集成的LED驱动器和缓冲放大器，以实现极快的开关，补偿LED输出的延迟;这些器件称为全逻辑光耦合器。

　　光电晶体管

　　与光电二极管器件一样，光电晶体管光耦合器具有LED光源。它们的输出电路由双极光电晶体管或达林顿光电晶体管控制。两种光电晶体管类型都只能在一个方向上导电，使其仅适用于直流使用以及控制器和信号传输应用。晶体管光耦合器比光电二极管类型慢，但比光电管快得多。根据单个器件的偏置，晶体管器件能够实现宽范围的电流传输比，并且两种类型都非常适合“升压”输入电流。为此，双极晶体管光耦合器通常可以输出高达其输入电流的120%，而达林顿器件能够输出高达600%的输入电流。

　　下面的两个原理图代表光电晶体管（左）和达林顿晶体管（右）光耦合器。请注意，达林顿器件由两个采用达林顿配置的堆叠双极晶体管组成。

　　光耦合器通常由其输入和输出电路配置指定。例如，输入规格包含有关光源的信息，例如LED的正向电流、功耗或波长。输出规格通常包括有关器件检测器的类似信息。两种电路的一个共同规格是隔离电压。

　　隔离电压有时称为输入到输出隔离电压，是光耦合器最重要的规格之一。隔离电压表示在保持电气隔离的同时可以施加到输入和输出电路的最大电压。

　　电流传输比

　　电流传输比（CTR）描述了输出电流与引起电流的输入电流之间的关系。这是一个最小值，以输入电流的百分比表示。典型的点击率规格约为10-50%;这些器件的工作方式类似于降压隔离变压器。设计用于升压进入输出电路的电流的光耦合器（通常是具有光电达林顿输出的光耦合器）可以达到600%或更高。当输入光源最亮时，传流比达到最大值。了解器件的CTR对于配置器件以有效控制输出电流至关重要。

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