光耦的基本知识
电路入门基础知识之：光耦（OCEP）
电路入门基础知识之：光耦（OCEP）
1.什么是光耦?
光耦（光耦合器，opticalcoupler equipment），也称光电隔离器或光电耦合器。
它是以光为媒介来传输电信号的器件，把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管，光敏电阻）封装在同一管壳内。
当输入端加电信号时发光器发光，受光器接收光之后就会导通产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”控制。
2.光耦的特点与应用
（1）单向传输
由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。
（2）隔离
由于光耦完全实现了电气的隔离，所以能够进行完全隔离。
常用在电路模块的输入端，用来隔离电信号对电路的影响。
（3）信号电压转换
输入端与输出端上拉电阻采用不同的电压，可以实现电压转换。
通过控制
是否发光，也能进行信号电平的转换。
比如把地/开信号转换为3.3V/地。
光耦基础知识30汇总
低速光耦：光敏三极管、光电池等输出型 按速度分 高速光耦：光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型
按封装形式分
同轴型 双列直插型 TO封装型 扁平封装型 贴片封装型 光纤传输型
按通道分
单通道 双通道 多通道
光耦的分类-2
低电源电压型光电耦合器（一般5～15V）
按工作电压分
高电源电压型光电耦合器（一般大于30V）
光耦基础知识及Avago产品
技术中心
2010-12-14
知识框架
光耦基础知识 • 光耦内部结构及工作原理 • 光耦特性 • 几种数字隔离器优势对比 • 光耦分类 • 相关参数指标说明 光耦的应用 • 应用领域 • 几种常用光耦的特性 Avago光耦产品 • Avago光耦的特点 • Avago光耦的详细产品分类 附：术语说明
LED驱动电流及正向压降
采用高效率的LED和高增益的接收放大电路可以降低驱动电流的需求。 较小的If可以降低系统功耗，并降低LED的衰减，提高系统长期可靠性。
发光二极管正向压降Vf：大于普通二极管的正向压降，大约为2V；
光耦的分类-1
非线性光耦：适合开关信号的传输，不适合模拟量传输。4N系列
按输出特性分 线性光耦：电流传输特性曲线接近直线，且小信号性能较好。PC817A—C系列
Speed
输出-传输延时、脉宽失真比和延时偏差
光耦速度：单位为Mbit/s，通常标识为MBd， 1MBd=1Mbit/s；
速度
单位为Mbit/s，通常标识为MBd， 1MBd=1Mbit/s；
低速型号： 10Kbps及以下 中速型号： 100K－1M 高速型号： 1M以上
在通信应用中， DeviceNet规定了相对较低的数据速率，包括125kBd、250kBd和500kBd，传播 延迟要求小于40ns； CAN总线规定了125kBd低速和1MBd高速数据速率，但对传播延时没有严格的要 求； Profibus发送数据则要求在12MBd范围内，并规定了隔离器、收发器和连接本身 的PWD总延时。
光耦的基本知识
光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。
光耦合器以光为媒介传输电信号。
它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。
目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。
光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。
所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。
在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。
1.光耦合器的主要优点信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。
光耦合器是70 年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。
在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。
十几年来，新型光耦合器不断涌现，满足了各种光控制的要求。
其应用范围已扩展到计测仪器，精密仪器，工业用电子仪器，计算机及其外部设备、通信机、信号机和道路情报系统，电力机械等领域。
这里侧重介绍该器件的工作特性，驱动和输出电路及部分实际应用电路。
近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。
下面分别介绍光耦合器的工作原理及检测方法。
p521光耦限流电阻计算
p521光耦限流电阻计算光耦作为电子元件，在电路中起到隔离和传输信号的作用。
在光耦的电路中，限流电阻的选择对于光耦的性能和稳定性至关重要。
本文将详细介绍如何计算p521光耦的限流电阻值。
一、光耦基础知识光耦，全称光电耦合器，是一种以光为媒介，实现电信号传输的电子元件。
它由发光器件和光敏器件组成，通过光的发射、传输和接收实现信号的隔离传输。
p521光耦是一种常用的光耦型号，具有体积小、寿命长、响应速度快等优点。
在选择限流电阻时，需要考虑以下几个因素：1. 光耦的输入电流和输出电压；2. 电源电压；3. 电路中的最大电流。
二、限流电阻的计算限流电阻的计算公式为：R = V / I其中，R为限流电阻，V为电源电压，I为光耦的输入电流。
以p521光耦为例，其输入电流为50mA，电源电压为5V。
代入公式得：R = 5V / 0.05A = 100Ω。
因此，p521光耦的限流电阻应为100Ω。
在实际应用中，需要根据电路中的最大电流来选择合适的限流电阻。
如果最大电流较小，可以选择较小的限流电阻；如果最大电流较大，则需要选择较大的限流电阻。
三、注意事项1. 在选择限流电阻时，需要考虑电阻的精度和稳定性。
精度越高、稳定性越好，光耦的性能和稳定性就越好。
2. 需要注意限流电阻的功率。
如果电阻的功率较小，长时间工作可能会导致电阻发热甚至烧毁。
因此，需要根据电路中的实际功率来选择合适的电阻功率。
3. 在使用光耦时，需要注意避免过电压和过电流的情况。
过电压和过电流可能会导致光耦性能下降甚至损坏。
因此，需要在电路中加入保护措施，如限流电阻、稳压管等。
4. 在安装光耦时，需要注意发光器件和光敏器件之间的距离。
距离过大或过小都会影响光耦的性能和稳定性。
因此，需要根据光耦的规格书和实际需求来选择合适的距离。
5. 在调试电路时，需要注意观察光耦的工作状态。
如果发现光耦的工作状态异常，需要及时调整限流电阻的阻值或更换其他型号的光耦。
光耦基本知识
光电耦合器光电耦合器简称光耦）是开关电源电路中常用的器件。
光电耦合器分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。
常用的4N系列光耦属于非线性光耦常用的线性光耦是PC817A—C系列。
非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于弄开关信号的传输，不适合于传输模拟量。
线性光耦的电流传输手特性曲线接进直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。
开关电源中常用的光耦是线性光耦。
如果使用非线性光耦，有可能使振荡波形变坏，严重时出现寄生振荡，使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。
由此产生的后果是对彩电，彩显，VCD，DCD等等，将在图像画面上产生干扰。
同时电源带负载能力下降。
在彩电，显示器等开关电源维修中如果光耦损坏，一定要用线性光耦代换。
常用的4脚线性光耦有PC817A----C。
PC111 TLP521等常用的六脚线性光耦有：TLP632 TLP532 PC61 4 PC714 PS2031等。
常用的4N25 4N26 4N35 4N36是不适合用于开关电源中的，因为这4种光耦均属于非线性光耦。
以下是目前市场上常见的高速光藕型号：100K bit/S:6N138、6N139、PS87031M bit/S:6N135、6N136、CNW135、CNW136、PS8601、PS8602、PS8701、PS9613、PS9713、CNW4502、HCPL-2503、HCPL-4502、HCPL-2530（双路）、HCPL-2531（双路）10M bit/S:6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611、HCPL-2630（双路）、HC PL－2631（双路）光耦合器的增益被称为晶体管输出器件的电流传输比(CTR)，其定义是光电晶体管集电极电流与LED正向电流的比率(ICE/IF)。
光电晶体管集电极电流与VCE有关，即集电极和发射极之间的电压。
光耦参数详解
光耦参数详解光耦（Optocoupler），也被称为光电隔离器或光电耦合器，是一种常用的电气隔离元件。
它由发光二极管（LED）、光敏晶体管（光敏三极管）和光电耦合器件组成。
光耦器件可将输入电信号转换为光信号，再将光信号转换为输出电信号，实现输入与输出之间的电气隔离。
在实际应用中，光耦器件的参数非常重要，在选型和设计过程中需要充分了解光耦参数的含义与特性。
本文将对光耦参数进行详解。
一、LED电流（IF）LED电流是指通过发光二极管的电流。
较大的LED电流可以提高器件的输出响应速度和增大耦合光功率。
通常，我们应选择适当的LED电流，确保LED工作在额定电流范围内，以提供合适的光照强度。
二、输出电压（VCEsat）输出电压指的是光敏晶体管或光敏三极管的饱和电压。
当输入光强度与电流满足一定条件时，光敏晶体管或光敏三极管的输出电压将保持在较低的水平。
输出电压越小，表示光耦器件的开关速度越快。
三、耐压（BVCEO）耐压是指光敏晶体管或光敏三极管的耐受反向电压。
它是光耦器件能够工作的最大反向电压。
在选择光耦器件时，应确保其耐压大于实际工作电压，以保证其正常、稳定的工作。
四、光电流传输比（CTR）光电流传输比是衡量光耦器件性能的重要指标。
它定义了光信号与输入电信号之间的转换效率。
光电流传输比越大，表示器件对输入光信号的转换效率越高。
五、工作温度范围（Topr）工作温度范围是指光耦器件能够正常工作的环境温度范围。
在实际应用中，应确保光耦器件的使用环境温度在工作温度范围内。
光耦参数的选择与应用需求密切相关。
在选型时，我们应根据具体使用情况，合理选择合适的光耦器件，并对参数进行综合考虑。
同时，由于光耦器件的参数与性能之间存在一定关系，对于不同的应用场景，也需要灵活调整参数，以满足特定的电路要求。
需要注意的是，在设计电路时，也需要充分考虑光耦器件周围的光电磁环境，合理布局电路板，以减少光耦器件与外界的电磁干扰，确保其正常工作。
光耦的基本原理范文
光耦的基本原理范文光耦是一种使用光信号传输电信号的器件，由光发射器和光接收器组成。
光发射器将电信号转换成光信号发送，而光接收器则将光信号转换回电信号。
光耦的基本原理基于半导体材料的光电效应和光电转换技术。
光聚焦和电芯片是光耦的两个主要部分。
光聚焦部分由一个光发射器和一个光接收器组成。
光发射器通常是一种发光二极管（LED），而光接收器则是一种光敏二极管（光电二极管或光电晶体管）。
电芯片部分主要是驱动和调理电路，用于控制光发射器和接收器的工作。
在光发射器中，当有电流流经发光二极管时，二极管内的半导体材料会发射出可见光。
这是通过能带结构中载流子的复合实现的。
当电流流经发光二极管时，载流子在半导体材料中移动，它们会与自由电子碰撞并发生复合。
在复合过程中，能量以光子的形式释放出来，产生可见光。
发射出的光线由光聚焦部分的透镜聚焦成一个光斑，其大小和形状取决于透镜的设计。
光线从发射器端射出，通过空气或其他介质传播，直至照射到光接收器。
光接收器通常由光敏二极管或光电晶体管组成。
光敏二极管具有在光照下生成电流的特性。
当光线照射到光敏二极管上时，光子激发了半导体材料中的电子，使其跃迁到导带中。
在导带中的电子会与电势产生电场效应，从而形成光电流。
光电晶体管实际上是一个放大的光敏二极管，具有更高的灵敏度和响应速度。
当光线到达光接收器时，光接收器中的光敏二极管或光电晶体管发出的电信号（光电流）会被电芯片部分的电路处理和扩大。
电芯片用于检测和放大光接收器的输出信号，并将其转换为所需的电信号，以供外部电路使用。
光耦具有隔离电气信号的功能，因为光信号与电信号相互隔离。
这种隔离功能可以用来解决电路隔离、电气隔离和信号传输隔离等问题。
当输入端发生电气变化时，光耦光发射器端发出相应的光信号，经过传输后，光接收器端会产生与输入信号相对应的输出信号。
因此，光耦可以实现不同电路之间的电气隔离和信号转换。
总之，光耦利用光电转换原理将电信号转换成光信号并传输，然后再将光信号转换回电信号。
光耦基础知识30汇总35页PPT
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
光耦基础知识30汇总
36、“不可能”这个字(法语是一37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
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光耦的基本知识
光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。
光耦合器以光为媒介传输电信号。
它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。
目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。
光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。
所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。
在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的
可靠性。
1.光耦合器的主要优点
信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。
光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(S SR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。
在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目
的。
十几年来，新型光耦合器不断涌现，满足了各种光控制的要求。
其应用范围已扩展到计测仪器，精密仪器，工业用电子仪器，计算机及其外部设备、通信机、信号机和道路情报系统，电力机械等领域。
这里侧重介绍该器件的工作特性，驱动和输出电路及部分实际应用电路。
近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。
下面分别
介绍光耦合器的工作原理及检测方法。
2. 光耦合器的性能及类型
用于传递模拟信号的光耦合器的发光器件为二极管、光接收器为光敏三极管。
当有电流通过发光二极管时，便形成一个光源，该光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管产生集电极电流，该电流的大小与光照的强弱，亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。
由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，故性能稳定，抗干扰能力强。
发光管和光敏管之间的耦合电容小（2pf左右）、耐压高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。
输入和输出间的电隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。
此外，因其输入电阻小（约10Ω），对高内阻源的噪声相当于被短接。
因此，由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气
性能。
事实上，光耦合器是一种由光电流控制的电流转移器件，其输出特性与普通双极型晶体管的输出特性相似，因而可以将其作为普通放大器直接构成模拟放大电路，并且输入与输出间可实现电隔离。
然而，这类放大电路的工作稳定性较差，无实用价值。
究其原因主要有两点：一是光耦合器的线性工作范围较窄，且随温度变化而变化；二是光耦合器共发射极电流传输系数β和集电极反向饱和电流ICBO(即暗电流)受温度变化的影响明显。
因此，在实际应用中，除应选用线性范围宽、线性度高的光耦合器来实现模拟信号隔离外，还必须在电路上采取有效措施，尽量消除温度变化对放大电路工作状态的影响。
从光耦合器的转移特性与温度的关系可以看出，若使光耦合器构成的模拟隔离电路稳定实用，则应尽量消除暗电流（ICBO）的影响，以提高线性度，做到静态工作点IFQ随温度的变化而自动调整，以使输出信号保持对称性，使输入信号的动态范围随温度变化而自动变化，以抵消β值随温度变化的影响，
保证电路工作状态的稳定性。
基于89C2051的步进电机驱动系统设计
引言
步进电动机驱动方式主要分为恒压驱动、恒流驱动、细分驱动等，其中恒压驱动是成本最低、最简单的解决方案，但是它的显著缺点是：高频力矩下降较快，无法满足某些应用场合的要求。
另外，目前市场上几乎所有的步进电机驱动器都存在着低频热耗散大的缺点。
在成本压力较大、对功耗和高低频力矩都有较高要求的情况下，如何取舍是一件很难抉择的事情。
本设计通过一个低成本可控电源，针对控制频率的全程范围，相应输出若干段电压，低频低压、高频高压。
同时，在同一频率下采用高低压驱动法，在电机启动时刻提供高电压，力矩保持阶段提供低电压，从而实现了低成本下的高频力矩提升、低频功耗下降的优良效果。
硬件设计
系统硬件电路主要由单片机电路、可控电源电路和步进电机驱动电路构成。
单片机采用ATMEL公司的89C2051。
实际应用中，用其P1口低4 位输出控制信号给可控电源电路，使可控电源输出不同梯次的驱动电压，当控制信号为“0000”时输出电压最低，控制信号为“1111”时输出电压最高，P1口高4 位用于输出相序控制信号给四相步进电机驱动电路，单片机根据控制策略决定驱动电压的高低和相序的变化。
可控电源
可控电源部分主要由LM2576-ADJ、缓冲器、电阻、二极管组成，电路如图1所示。
图中LM2576-ADJ是一个降压型开关稳压源，其输出电压为：
图1 可控电源电路
其中VH 为缓冲器输出的高电平电压，VD 为二极管结压降，VREF 为参考电压，Di 为单片机I/O口数字量输出。
电路中采用缓冲器是为了提高高电平输出的稳定性和电流驱动能力，权电阻网络在单片机I/O口数字量控制下向VREF 节点提供电流从而改变输出电压Vout，二极管的作用是防止控制信号为低电平时产生反相电流。
本设计采用4 位I/O控制信号，形成了4位8级可调电源。
四相步进电机驱动电路
图2所示为四相单极性步进电机驱动电路，主要由MOSFET、续流二极管、电阻组成。
单片机I/O口输出信号MA、MB、MC、MD为高电平时，相应的开关管MOSFET导通，Vout 向对应的电机绕组供电。
电路中为了减小驱动元件的压降，采用了具有低导通电阻特性的MOSFET器件，利用二极管和电阻构成电机绕组的续流回路，避免了MOSFET器件在换相时由于瞬间电压过高而击穿。
图2 四项步进电机驱动电路
控制方案及软件设计
为了实现高频力矩提升、低频功耗下降的目的，设计中采用了高低压驱动和驱动电压根据频率分段而调整相结合的控制策略。