光电耦合器的应用知识

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【摘 要】光电耦合器工作原理、特性、主要参数、常见应用电路等。

光电耦合器工作原理

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。

光电耦合器的特性

光电耦合器的工作情况可用输入特性、输出特性和传输特性来表示。

1．输入特性

光电耦合器的输入端是发光二级管，因此它的输入特性可用发光二级管的伏安特性来表示，它与普通晶体二极管的伏安特性基本上一样，但有两点不同:一是正向死区较大，即正向管压降较大，可达0.9～1.1伏，只有当外加电压大于这个数值时，二极管才能发光；二是反向击穿电压很小，只有6伏左右，比普通二极管的反向击穿电压要小得多。因此在使用时要特别注意输入端的反向电压不能大于6伏。

2．输出特性

光电耦合器的输出端是光敏三极管，因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性。它与普通晶体三极管的伏安特性曲线是相似的，也分饱和、线性和截止三个区，不同之处在于它是以发光二级管的注入电流为参变量。正常情况下，管子工作在线性区，即在一定的注入电流下，所对应的集电极电流基本上与加在集射极间的电压无关，当注入电流变化时，集电极电流跟着作线性变化。

3．传输特性

当光电耦合器工作在线性区时（参看输出特性）输入电流If与输出电流Ic呈线性对应关系，这种对应关系常用电流传输比β来表示，即

β=×100%

显然β值的大小反应光电耦合器电信号传输能力的大小。从表面上看光电耦合器的电流传输比与晶体三极管的电流放大倍数是一样的，都表示输出与输入电流之比值。但是三极管的β=总是大于1

的，所以把三极管的β称为电流放大倍数；而光电耦合器（不加复合放大器时）的β=总是小于1的，通常用百分数来表示，这就是光电耦合器与晶体三极管在传输电信号能力上区别。

光电耦合器主要参数说明

光电耦合器的主要参数有十多项，其中许多参数（如：最打工作电流、正向他压降、反响耐压、反向漏流及饱和压降等）与一般晶体二极管、三极管的意义是一样的，因此不再说明。先将光电耦合器特有的参数说明如下：

1.暗电流Id当发光二级管注入电流If=0时二极管不发光，当光敏三极管c-e极间加一正向电压Uce时，由于热运动就有很少的电流流过集电极，称为暗电流Ido它比普通硅晶体三极管的穿透电流要小得多，一般在0.1微安以下。

2.电流传输比β在直流工作状态下，光敏管输出电流Ic与发光二级管注入电流If的比值，称为电流传输比β0如果传输特性线性度较好，侧电流传输比β可用β=Ic/If×100%来求得。二极管-二极管光电耦合器传输效率很低，β值一般在百分之几以下。二极管-三极管光电耦合器的β值较高，可达10-80%左右。

3.隔离阻抗R&是指发光二级管与光敏管之间的绝缘电阻，一般在10的9次方至11次方欧之间。

4.极见耐压U&是指发光二级管与光敏管之间的绝缘电压，一般都在500伏以上。

需要指出的是，光电耦合器的大多数参数受温度度的影响较大，在使用时要注意环境温度的变化。

光电耦合器常见开关应用电路

对于开关电路，往往要求控制电路和开关电路之间要有很好的电隔离，这对于一般的电子开关来说是很难做到的，但采用光电耦合器就很容易实现了。图1中（a）所示电路就是用光电耦合器组成的简单开关电路。

在图1中，当无脉冲信号输入时，三极管BG处于截止状态，发光二极管无电流流过不发光，则a、b两端电阻非常大，相当于开关“断开”。当输入端加有脉冲信号时，BG导通，发光二极管发光，则a、b两端电阻变得很小，相当于开关“接通”。故称无信号时开关不通，为常开状态。

图1中（b）所示电路则为“带闭”状态，因为无信号输入时，虽BG截止，但发光二极管有电流通过而发光，使a、b两端处于导通状态，相当于开关“接通”。当有信号输入时，BG导通，由于BG的集电结压降在0．3V以下，远小于发光二极管的正向导通电压，所以发光二极管无电流流过不发光，则a、b两端电阻极大，相当于开关“断开”，故称“常闭”式。

可见，开关a、b端在电路中不受电位高低的限制，但在使用中应满足a端电位为正，b端为负，并使U&ab>3V为好，同时还应注意Uab应小于光电三极管的BVceo。