光耦是将发光器件和光敏器件封装在同一外壳内,通过电→光→电转换传输电信号的一种半导体光电器件。其中,发光器件一般是发光二极管。光敏器件有很多种,包括光电二极管和光电晶体管、光敏电阻、光电晶闸管等。根据不同的要求,光耦合器可以由不同种类的发光器件和光敏器件组合成许多系列的光耦合器。
光电耦合器特点
①光信号单向传输,输出信号对输入端无反馈,可有效阻断电路或系统之间的电气连接,但不切断它们之间的信号传输。
2隔离性能好,输入和输出端子之间完全电气隔离。
3光信号不受电磁波干扰,工作稳定可靠。
④发光器件与光敏器件光谱匹配理想,响应快,传输效率高,光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至纳秒量级。
⑤抗共模干扰能力强,能很好的抑制干扰,消除噪声。
⑥无触点寿命长体积小抗冲击性强。
⑦易于与逻辑电路连接。⑧工作温度范围宽,符合工业和军用温度标准。
光电耦合器的工作原理
在光源部分,使用DC、在交流或脉冲电源的驱动下,在发光二极管和直流电压的条件下,电能将转化为光能,从而引起发光;在信号放大部分,半导体光电器件为接收器放大信号;在接收器部分,光敏器件利用PN结施加反向电压的原理,在光照下反向电阻由大变小,从而导致消光现象。因此,通过光源、信号放大、经过光接收器的三个部分后,光电耦合器完成电和光电的转换。
光电耦合器的应用领域
1)逻辑电路中的应用
光耦合器可以构成各种逻辑电路由于光耦合器的抗干扰性能和隔离性能优于晶体管,因此光耦合器构成的逻辑电路更可靠。
2)作为固态开关,经常要求控制电路与开关之间具有良好的电气隔离,这对于普通的电子开关来说是很难实现的,但使用光电耦合器很容易实现。
3)在触发电路中的应用
在双稳态输出电路中使用光电耦合器,可以有效地解决输出与负载隔离的问题,因为发光二极管可以分别串联在两个发射极电路中。
4)在脉冲放大电路中的应用
光耦合器用于数字电路,可以放大脉冲信号。
5)在线性电路中的应用
线性光电耦合器用于线性电路,具有高线性度和优良的电气隔离性能。
6)特殊场合的应用
光耦合器也可用于高压控制,代替变压器触点继电器和/d电路等场合。
光耦的内部结构和原理
光耦以光的形式传输信号内部电路由光电晶体管和发光二极管组成,电子元件封装在塑料外壳中连接到电路后,输入端的电信号通过发光二极管转换成相同的规则光束,然后传输到光电晶体管。光电晶体管将接收到的光束还原为与发光二极管具有相同变化的电信号,即实现了通电-光-电的转换。