光耦的理解及应用技术文档经典

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1、光耦的理解及运用技术文档光耦合器（opticalcoupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的

2、输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。1、光耦的工作原理以一个简单的图（图.1）说明光耦的工作：原边输入信号Vin，施加到原边的发光二极管和Ri上产生光耦的输入电流If，If驱动发光二极管，使得副边的光敏三极管导通，回路VCC、RL产生Ic，Ic经过RL产生Vout，达到传递信号的目的。原边副边直接的驱动关联是CTR（电流传输比），要满足Ic≤If*CTR。图1光耦一般会有两个用途：线性光耦和逻辑光耦，如果理解？工作在开关状态的

3、光耦副边三极管饱和导通，管压降<0.4V，Vout约等于Vcc（Vcc-0.4V左右），Vout大小只受Vcc大小影响。Ic

4、压能力主要由输入输出IC间的绝缘材料和封装的方法决定。图2.1.1HCPL-181绝缘耐压图2.2.26N137绝缘耐压2.2、共模抑制比CMRCMTR指在每微妙光耦能允许的最大共模电压上升或下降率，这个参数在工业应用中至关重要，比如电机启动和制动的过程中都会带来极大的噪声。2.3、传输延时图2.3.16N137传输延时2.4、LED驱动电流IF采用高效率的LED和高增益的接收放大电路可以降低驱动电流IF的需求，较小的IF可以降低系统功耗，并且降低LED的衰减，提高系统长期可靠性。图2.4.1HCPL-181的LED最大驱动电流IF图2.4.26N137的LED最大驱动电流IF2.5、选型3

5、、光耦的CTR概念3.1、计算举例分析，例如图.1中的光耦电路，假设Ri=1k，Ro=1k，光耦CTR=50%，光耦导通时假设二极管压降为1.6V，副边三极管饱和导通压降Vce=0.4V。输入信号Vi是5V的方波，输出Vcc是3.3V。Vout能得到3.3V的方波吗？If=(Vi-1.6V)/Ri=3.4mA副边的电流限制：Ic≤CTR*If=1.7mA假设副边要饱和导通，那么需要Ic=(3.3V–0.4V)/1k=2.9mA，大于电流通道限制，所以导通时，Ic会被光耦限制到1.7mA，Vout=Ro*1.7mA=1.7V为什么得不到3.3V的方波，可以理解为图.1光耦电路的电流驱动能力小，

6、只能驱动1.7mA的电流，所以光耦会增大副边三极管的导通压降来限制副边的电流到1.7mA。解决措施：增大If；增大CTR；减小Ic。对应措施为：减小Ri阻值；更换大CTR光耦；增大Ro阻值。3.2、CTR的影响CTR的大小受众多因素影响，这些因素之中既有导致CTR离散的因素（不同光耦），又有与CTR有一致性的参数（壳温/If）。（HCPL-181）图2.1.1图2.1.24、光耦的延时涉及到两个参数：光耦导通延时tplh和光耦关断延时tphl。判断可以通过的频率信号；5、光耦的运用①、光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题；②、光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题；③

7、、如果输出有功率要求的话，考虑光耦的功率输出接口问题；5.1、解决光耦隔离非线性如a图，输入特性可以用发光二极管的伏安特性来表示（b图）；输出端是光敏三极管（即c图伏安特性曲线），因为存在非线区，所以传输模拟量情况会很差；（1）利用二个相同非线性传输特性的光电耦合器，T1和T2，以及2个电压跟随器，图4.1.2（2）VFC方式（电压频率转换方式），现场变送器输出的模拟量信号（电压信号），经过VFC将电压信号转