光耦合器的作用、組成及工作特性分析

光耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它以光作為媒介把輸入端的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，耦合到輸出端再轉(zhuǎn)換為電信號，因此稱為光耦合器。由于光耦合器輸入、輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。發(fā)光器件常采用發(fā)光二極管或激光管；接收器件常用光敏二極管、光敏晶體管及光集成電路等。

光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。

工作特性：

（1）共模抑制比很高。在光耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很?。?pF以內(nèi)），所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。

（2）輸出特性。光耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下，光敏晶體管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關(guān)系。當(dāng)IF=0時，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當(dāng)IF》0時，在一定的IF作用下，所對應(yīng)的IC基本上與VCE無關(guān)。IC與IF之間的變化呈線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測出的光耦合器的輸出特性與普通晶體管輸出特性相似。

（3）隔離特性。包括隔離電壓、隔離電容和隔離電阻等。隔離電壓即光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣耐壓值；隔離電容即光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值；隔離電阻即半導(dǎo)體光耦合器輸入端和輸出端之間的絕緣電阻值。

（4）傳輸特性包括電流傳輸比上升時間和下降時間等。

（5）光耦合器可作為線性耦合器使用。在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光敏晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓做線性變化。光耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間不同結(jié)構(gòu)的光耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。

光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器（SSR）、儀器儀表、通信設(shè)備及微機接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。

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