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   光耦合器(optical coupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器,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,中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。用于传递模拟信号的光耦合器的发光器件为二极管、光接收器为光敏三极管。当有电流通过发光二极管时,便形成一个光源,该光源照射到光敏三极管表面上,使光敏三极管产生集电极电流,该电流的大小与光照的强弱,亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。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完全隔离,没有电信号的反馈和干扰,故性能稳定,抗干扰能力强。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),故共模抑制比很高。输入和输出间的电隔离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。因此,由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气性能。


光耦的技术参数:


  输入特性

  光耦合器的输入特性实际也就是其内部发光二极管的特性。常见的参数有:

  1. 正向工作电压Vf(Forward Voltage)

  Vf是指在给定的工作电流下,LED本身的压降。常见的小功率LED通常以If=20mA来测试正向工作电压,当然不同的LED,测试条件和测试结果也会不一样。

  2. 反向电压Vr(Reverse Voltage )

  是指LED所能承受的最大反向电压,超过此反向电压,可能会损坏LED.在使用交流脉冲驱动LED时,要特别注意不要超过反向电压。

  3. 反向电流Ir(Reverse Current)

  通常指在最大反向电压情况下,流过LED的反向电流。

  4. 允许功耗Pd(Maximum Power Dissipation)

  LED所能承受的最大功耗值。超过此功耗,可能会损坏LED.

  5. 中心波长λp(Peak Wave Length)

  是指LED所发出光的中心波长值。波长直接决定光的颜色,对于双色或多色LED,会有几个不同的中心波长值。

  6. 正向工作电流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,其允许流过的最大电流也会不一样。

  7. 正向脉冲工作电流Ifp(Peak Forward Current)

  Ifp是指流过LED的正向脉冲电流值。为保证寿命,通常会采用脉冲形式来驱动LED,通常LED规格书中给中的Ifp是以0.1ms脉冲宽度,占空比为1/10的脉冲电流来计算的。


   输出特性

  光耦合器的输出特性实际也就是其内部光敏三极管的特性,与普通的三极管类似。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,通常表示其最大值。

  2. 集电极-发射极电压Vceo(C-E Voltage)

  集电极-发射极所能承受的电压。

  3. 发射极-集电极电压Veco(E-C Voltage)

  发射极-集电极所能承受的电压

  4. 反向截止电流Iceo

  5. C-E饱和电压Vce(sat)(C-E Saturation Voltage)


  隔离特性

  1.入出间隔离电压Vio(Isolation Voltage)

  光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。

  2.入出间隔离电容Cio(Isolation Capacitance)

  光耦合器件输入端和输出端之间的电容值

  3.入出间隔离电阻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.上升时间Tr (Rise Time)& 下降时间Tf(Fall Time)

  其它参数诸如工作温度、耗散功率等不再一一敷述。


  光耦合器的技术参数主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-发射极饱和压降VCE(sat)。此外,在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。

  电流传输比是光耦合器的重要参数,通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时,它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。

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