光耦合器以光为介质传输电信号。它对输入、输出的电信号具有良好的隔离功能,因此广泛应用于各种电路中。目前,它已经成为最多样化的、应用最广泛的光电器件之一。
光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光接收和信号放大。输入电信号驱动LED(LED)使其发出一定波长的光,被光电探测器接收产生光电流,再进一步放大后输出。这就完成了电—光—电转换,从而输入、输出、隔离的作用。由于光耦的输入和输出相互隔离,电信号的传输是单向的,所以具有良好的电绝缘和抗干扰能力。因此,它作为长线传输信息中的终端隔离元件,可以大大提高信噪比。作为计算机数字通信和实时控制中信号隔离的接口设备,可以大大提高计算机工作的可靠性。而且,由于光耦的输入端属于工作在电流模式的低阻元件,具有很强的共模抑制能力。光耦的主要优点是信号传输单向,输入输出完全电隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)仪器仪表、在通信设备和微型计算机接口中。
由于光电耦合器的输入阻抗比一般干扰源小,所以光电耦合器输入端的干扰电压更小,能提供的电流也不大,导致半导体二极管很难发光;由于光电耦合器的外壳是密封的,所以它不受外部光线的影响;光电耦合器的隔离电阻很大(约1012Ω)隔离电容很小(约几个pF)因此,可以防止由电路耦合引起的电磁干扰。
工作在线性模式的光电耦合器的输入端加上一个控制电压,在输出端将按比例产生一个进一步控制下一级电路的电压。线性光电耦合器由发光二极管和光电晶体管组成当发光二极管打开时,光电晶体管打开光电耦合器是电流驱动的,需要足够的电流来开启发光二极管如果输入信号太小,发光二极管将不会打开,其输出信号将会失真。在开关电源,尤其是数字开关电源中。
使用光电晶体管光耦合器时,CTR范围通常为20%~300%如4N35),而PC817是80%~160%达林顿光耦合器(如4N30)可达100%~5000%这表明,要获得相同的输出电流,后者只需要较小的输入电流。因此,CTR参数有点类似于晶体管的hFE。线性光耦和普通光耦的典型CTR-IF特性曲线。