光耦合器的定义与概述

光耦合器或光电耦合器是一种电子元件，基本上充当具有不同电压电平的两个独立电路之间的接口。光耦合器是可在输入和输出源之间提供电气隔离的常用元件。它是一个 6 引脚器件，可以有任意数量的光电探测器。

在这里，光源发出的光束作为输入和输出之间的唯一接触而存在。因此，我们可以在两个电路之间具有兆欧的绝缘电阻。在两个电路之间的电压差相差几千伏的高压应用中，这种隔离是有利的。所有此类电子隔离器的使用都存在于信号在两个隔离电路之间通过的所有条件下。

到目前为止，我们已经讨论了隔离电路，但在进入任何进一步方面之前，应该知道它的含义。

什么是隔离电路？

隔离电路是它们之间没有公共导体并保持适当隔离的电路。

正如我们已经意识到的那样，信息信号中高度包含噪声和额外的失真，这可能超出传输过程中输出端逻辑电路的容差限制。光耦合器可用于在交流和直流高压下工作。

光耦合器的结构

光耦合器主要由红外LED和检测发射红外光束的光敏器件组成。半导体光敏器件可以是光电二极管、光电晶体管、达林顿对、SCR或TRIAC。

让我们看一下光耦合器的基本图：

 

隔离光耦合器

红外 LED 和光敏器件封装在单个封装中。LED保持在输入侧，光敏材料放置在输出侧。电路开始时连接一个电阻，用于限制电流，另一个电阻连接在电源电压和集电极端子之间。

在继续之前，我们先看一下光耦合器的引脚描述：

 

光耦合器的引脚图

• 引脚 1：阳极
• 引脚 2：阴极
• 引脚 3：接地
• 引脚 4：发射器
• 引脚 5：收集器
• 引脚 6：底座

光电晶体管的基极可从外部获得。单个光电晶体管用于简单隔离光耦合器的输出级。

光耦合器的工作原理

光耦合器是LED和光电二极管的组合，封装在单个封装中。如下图所示，当光耦合器的输入侧出现高电压时，电流开始流过LED。

 

LED驱动光晶体管

由于此电流，LED 会发光。当落在光电晶体管上时，这种发光会导致电流流过该晶体管。流过光电晶体管的电流与提供的输入电压成正比。如果增加输入电阻的值，则放置在电路开头的输入电阻将减少流过LED的电流量。由于LED由于该电流而发光，因此，当电流较低时，LED的光强度会很低。

正如我们之前已经讨论过的，LED发射的光强度将等于流过光电晶体管的相应电流。这意味着LED发出的低强度光将导致低电平电流流过光电晶体管。因此，在晶体管的集电极-发射极端产生变化的电压。

这样，来自输入电路的输入信号被耦合到输出电路。

光耦合器的类型

各种类型的光耦合器如下图所示：

 

对于直流电路的使用，主要使用光电晶体管和光电达林顿器件。在交流电的情况下，使用有源电路光可控硅和光三端双向可控硅。

还有一些其他形式的源传感器配置，如LED激光器，LED光电二极管，反射光耦合器，开槽光耦合器等。

优势

1. 光耦合器允许与逻辑电路轻松连接。
2. 电气隔离提供电路保护。
3. 它允许宽带信号传输。
4. 体积小，设备轻巧。

1. 光耦合器的运行速度很低。
2. 在信号功率非常高的情况下，可能会出现信号耦合的可能性。

应用

1. 它用于大功率逆变器。
2. 它用于大功率斩波器。
3. 在AC-DC转换器中，光耦合器被广泛使用。

光耦合器的布局基本上取决于隔离电压。为了获得适当的击穿电压，光通道尽可能薄。