光耦合器(optical coupler,英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器,簡稱光耦。是一種把發光元件和光敏元件封裝在同一殼體內,中間通過電→光→電的轉換來傳輸電信號的半導體光電子器件。用于傳遞模擬信號的光耦合器的發光器件為二極管、光接收器為光敏三極管。當有電流通過發光二極管時,便形成一個光源,該光源照射到光敏三極管表面上,使光敏三極管產生集電極電流,該電流的大小與光照的強弱,亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。由于光耦合器的輸入端和輸出端之間通過光信號來傳輸,因而兩部分之間在電氣上完全隔離,沒有電信號的反饋和干擾,故性能穩定,抗干擾能力強。發光管和光敏管之間的耦合電容小(2pf左右)、耐壓高(2.5KV左右),故共模抑制比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外,因其輸入電阻小(約10Ω),對高內阻源的噪聲相當于被短接。因此,由光耦合器構成的模擬信號隔離電路具有優良的電氣性能。


光耦的技術參數:


  輸入特性

  光耦合器的輸入特性實際也就是其內部發光二極管的特性。常見的參數有:

  1. 正向工作電壓Vf(Forward Voltage)

  Vf是指在給定的工作電流下,LED本身的壓降。常見的小功率LED通常以If=20mA來測試正向工作電壓,當然不同的LED,測試條件和測試結果也會不一樣。

  2. 反向電壓Vr(Reverse Voltage )

  是指LED所能承受的最大反向電壓,超過此反向電壓,可能會損壞LED.在使用交流脈沖驅動LED時,要特別注意不要超過反向電壓。

  3. 反向電流Ir(Reverse Current)

  通常指在最大反向電壓情況下,流過LED的反向電流。

  4. 允許功耗Pd(Maximum Power Dissipation)

  LED所能承受的最大功耗值。超過此功耗,可能會損壞LED.

  5. 中心波長λp(Peak Wave Length)

  是指LED所發出光的中心波長值。波長直接決定光的顏色,對于雙色或多色LED,會有幾個不同的中心波長值。

  6. 正向工作電流If(Forward Current)

  If是指LED正常發光時所流過的正向電流值。不同的LED,其允許流過的最大電流也會不一樣。

  7. 正向脈沖工作電流Ifp(Peak Forward Current)

  Ifp是指流過LED的正向脈沖電流值。為保證壽命,通常會采用脈沖形式來驅動LED,通常LED規格書中給中的Ifp是以0.1ms脈沖寬度,占空比為1/10的脈沖電流來計算的。


   輸出特性

  光耦合器的輸出特性實際也就是其內部光敏三極管的特性,與普通的三極管類似。常見的參數有:

  1. 集電極電流Ic(Collector Current)

  光敏三極管集電極所流過的電流,通常表示其最大值。

  2. 集電極-發射極電壓Vceo(C-E Voltage)

  集電極-發射極所能承受的電壓。

  3. 發射極-集電極電壓Veco(E-C Voltage)

  發射極-集電極所能承受的電壓

  4. 反向截止電流Iceo

  5. C-E飽和電壓Vce(sat)(C-E Saturation Voltage)


  隔離特性

  1.入出間隔離電壓Vio(Isolation Voltage)

  光耦合器輸入端和輸出端之間絕緣耐壓值。

  2.入出間隔離電容Cio(Isolation Capacitance)

  光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值

  3.入出間隔離電阻Rio:(Isolation Resistance)

  半導體光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣電阻值


  傳輸特性:

  1.電流傳輸比CTR(Current Transfer Radio)

  2.上升時間Tr (Rise Time)& 下降時間Tf(Fall Time)

  其它參數諸如工作溫度、耗散功率等不再一一敷述。


  光耦合器的技術參數主要有發光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發射極飽和壓降VCE(sat)。此外,在傳輸數字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數。

  電流傳輸比是光耦合器的重要參數,通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恒定時,它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。

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