光电耦合器基础知识
《光耦基础知识》课件
光耦的特点
总结词
光耦具有电气隔离、传输速度快、稳定性好、寿命长等优点 。
详细描述
光耦可以实现输入和输出电路之间的电气隔离，有效防止电 路间的干扰和击穿；同时，光耦的传输速度较快，适用于高 速信号的传输；此外，光耦的稳定性较好，不易受温度、湿 度等环境因素的影响，寿命较长。
光耦的应用场景
总结词
光耦广泛应用于通信、电力、工业控制、医疗设备等领域。
1960年代
01
光耦的初步探索和实验阶段，主要研究光耦的基本原理和可行
性。
1970-1980年代
02
光耦技术的快速发展阶段，实现了商业化生产和应用。
1990年代至今
03
光耦技术不断创新和优化，广泛应用于通信、电力、工业控制
等领域。
光耦的未来发展方向
01
02Biblioteka 03高性能化提高光耦的传输速率、降 低功耗、减小体积等性能 指标，以满足不断发展的 通信和电子设备需求。
智能化
结合人工智能、物联网等 技术，实现光耦的智能控 制和优化，提高光耦的应 用价值和效率。
集成化
将光耦与其他电子器件集 成在一起，形成高度集成 的光电子集成电路，简化 系统设计和生产流程。
光耦的技术难题与挑战
稳定性问题
光耦的稳定性是影响其性 能和可靠性的关键因素， 需要加强研究以提高其稳 定性。
在传感器应用中，光耦主要用于将敏感元件输出的电信号 转换为光信号，并通过光纤传输到接收端。这种方式可以 避免外界电磁干扰对传感器信号的影响，提高传感器的稳 定性。同时，光耦还能有效隔离传感器与后续处理电路之 间的电气连接，降低噪声和干扰。在医疗、环境监测、工 业自动化等领域，光耦被广泛应用于各种类型的传感器中 。
光电耦合器
光电耦合器光电耦合器亦称光耦合器（Optical Coupler）。
它是以光为媒介，用来传输电信号的器件，内部包括发光器和受光器两部分。
通常是把发光器（可见光LED或红外线LED）与受光器（光电半导体管）封装在同一管壳内。
当输入端加上电信号时，发光器发出光线，受光器接受照之后就产生光电流，从输出端引出，从而实现了“光-电-光”的转换。
下面分别介绍光电耦合器的工作原理及检测方法。
1.工作原理光电耦合器有管式、双列直插式和光导纤维式等封培育形式。
图1是内部结构示意图。
光电耦合器的种类达数十种，主要有通用型（又分无基极引线和基极引线两种）、达林顿型、施密特型、高速型、光集成电路、光纤维、光敏晶闸管型（又分单向晶闸管、双向晶闸管）、光敏场效应管型。
此外还有双通道式（内部有两套对管）、高增益型、交-直流输入型等等。
表1和表2分别列出光电耦合器的分类及典型产品主要参数。
国外生产厂家有英国ISOCOM公司等，国内厂家的苏州半导体总厂等。
光电耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端隔离，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。
光电耦合器是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、脉冲放大电路、数字仪表、微型计算机中。
利用它还可构成固态继电器（SSR）等。
光电耦合器的参数较多。
最重要的参数是电流放大系数传输比CTR （Curremt-Trrasfer Ratio）。
当接收管的电流放大系数h FE为常数时，它等于输出电流I C之比，通常用百分数来表示。
有公式CTR=I C/ I F×100%采用一只接收管的光电耦合器，CTR为20%～30%；达林顿型可达100%～500%。
这表明，欲获得同样的输出电流，达林顿型只需要较小的输入电流。
图3绘出了典型产品的CTR-I F特性。
2.利用万用表检测光电耦合器的方法鉴于光电耦合器中的发射管与接收管是互相独立的因此可以单独检测这两部分。
光耦_图文文库
光敏电阻器的阻值随入射光线（可 见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件 下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在 强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻） 仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光 的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见 光（0.4~0.76）μ m的响应很接近，只 要人眼可感受的光，都会引起它的阻值 变化。
一、固晶：在这个环节主要是将芯片固定到 相应的支架上，在固晶前需要先确定支架的 类型和型号，支架目前分为两大类，一类是 TOP支架，一类为PCB板支架。不同的支架在 后面的流程中制作工艺略有不同，详细后面 再讲。确定支架后，在固晶前因为要固定芯 片，需要先在支架里点一些胶水，胶水的作 用主要是起固定作用。但点胶并没有单独作 为一个环节，是和固晶合并称为 “固晶”， 因为在同一个机台上实现了两个步骤。
包装机
扩晶
3.固晶 (PT/IR支架、已扩好PT/IR芯片、搅拌好的银胶)
核对型号 原料检验 装置支架 放置芯片 放置银胶
固晶机参数设定 固晶
4.固检 (已固晶待烤银胶的材料)
核对型号 调整显微
镜 检验材料 填写流程单
5.烘烤银胶 (固检后待烘烤的合格IR、PT材料 ) 烘烤参数
设定 升温 放置材料 烘烤
积小、耐冲击。 ⑧工作温度范围宽，符
合工业和军用温度标准。
2.光耦合器的主要优点: 单向传输信号,输入端与输
出端完全实现了电气隔离,抗干扰 能力强,使用寿命长,传输效率高， 运用范围广。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、仪器仪表、通 信设备及微机接口中.
焊线生产线
焊线
点胶生产线
点胶机
烤箱
三、切割：封胶完成进入下一站 “切割”。 PCB支架的切割需要经 过高速的全自动水切割机来实现， 15000转/秒的速度，能够极大提高 切割的效率。而TOP支架的则不用 经过这道工序，直接进入下一个工 序。
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。
光电耦合器工作原理
光电耦合器工作原理引言概述：光电耦合器是一种将光信号转换为电信号的器件，广泛应用于光电隔离、光电转换和光电耦合等领域。
本文将详细介绍光电耦合器的工作原理，包括光电耦合器的基本结构、工作原理以及应用。
一、光电耦合器的基本结构1.1 发光二极管（LED）光电耦合器的发光二极管（LED）是将电信号转换为光信号的关键部件。
当外加正向电压时，LED内的P-N结会发生注入，电子与空穴结合释放出能量，产生光子。
LED的发光波长和功率决定了光电耦合器的工作性能。
1.2 光敏二极管（Photodiode）光敏二极管是光电耦合器的接收部件，将光信号转换为电信号。
光敏二极管内部有光敏材料，当光照射到光敏二极管时，光子的能量被转移到光敏材料中的电子上，产生电流。
光敏二极管的灵敏度和响应速度决定了光电耦合器的接收能力。
1.3 光电耦合器的封装为了保护发光二极管和光敏二极管，光电耦合器通常采用封装。
常见的封装形式包括二极管封装（DIP）和表面贴装封装（SMD）。
封装不仅能提供机械保护，还能提高光电耦合器的耐热性和耐湿性。
二、光电耦合器的工作原理2.1 光电转换当发光二极管受到正向电压激励时，会发出特定波长的光信号。
这些光信号经过传输介质（如光纤）传输到光敏二极管处。
光敏二极管接收到光信号后，将其转换为相应的电信号。
2.2 光电隔离光电耦合器的一个重要应用是实现光电隔离。
在工业控制系统中，光电耦合器可以将输入和输出电路隔离开，防止电流和电压的干扰。
通过光电耦合器的光电转换作用，输入信号和输出信号可以在电气上实现隔离。
2.3 光电耦合光电耦合器还可以实现光电耦合功能。
当输入端的光信号改变时，光敏二极管会产生相应的电信号，通过电路连接，可以控制输出端的电信号。
这种光电耦合的应用广泛用于光电开关、光电传感器等领域。
三、光电耦合器的应用3.1 工业自动化在工业自动化领域，光电耦合器被广泛应用于传感器信号的隔离和电气噪声的抑制。
通过光电耦合器，可以实现输入输出信号的隔离，提高系统的稳定性和可靠性。
光电耦合器基础知识
光电耦合器基础知识基本资料光电耦合器接口电路图1显示了一个典型的光电耦合器驱动电路。
在该例中，右边的5V副边输出将会被左边原边电路的脉宽调制器控制。
比较器A1将ZDl(结点A)的参考电压和通过分压电路R7和R8的输出电压进行比较，因而控制Q2的导通状态，可以定义发光二极管D1的电流和通过光耦合在光敏晶体管Q1的集电极电流。
然后Q1定义脉冲宽度和输出电压，补偿任何使输出电压改变的倾向。
随着光电耦合器的使用时间增加和传输比即增益的下降，为了防止控制失灵，给Q2提供充足的驱动电流裕量是很有必要的。
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。
它由发光源和受光器两部分组成。
把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。
发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。
光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。
如下图1（外形有金属圆壳封装，塑封双列直插等）。
工作原理工作原理在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
基本工作特性（以光敏三极管为例）1、共模抑制比很高在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。
2、输出特性光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。
当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。
IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。
光电耦合器
光电耦合器简介光电耦合器是一种将光电转换器件和电子器件相结合的器件。
它能够将电子信号转换成光信号，并把光信号转换为电子信号输出，是实现光电转换的重要器件之一。
工作原理光电耦合器的工作原理非常简单。
它利用半导体材料的特性，通过光电元件将光信号转换为电信号，或者通过电光元件将电信号转换为光信号。
在光电耦合器中，通常采用光敏二极管、光电二极管、光电子倍增管、光电子管、光电晶体管等光电元件来完成将光信号转换成电信号的工作。
而将电信号转换成光信号的部分，则通常采用LED、半导体值、半导体激光器等元器件。
当一个光电二极管或光敏二极管暴露在光线中时，它所产生的电荷将在它的两个极之间产生电压。
这个电压的幅度与照射到它上面的光照强度成正比例。
而LED或半导体激光器则会在受到外界电压作用下，发射特定波长的光。
因此当一个光电耦合器的电化学电位改变时，它的光强度也会相应改变。
当电子信号进入光电耦合器时，它会使得光强度发生变化，再通过光电转换器将光信号转换成电子信号输出。
应用领域光电耦合器在很多应用领域中都有广泛的应用。
下面列举了其中一些重要的应用。
1. 光电传感器光电传感器是一种利用光电耦合器进行传感的器件。
它能够将光信号转换成电信号，并且能够将电信号转换成光信号输出。
利用光电传感器可以测量物体的位置、方向、形状、尺寸以及其它物理量等。
光电传感器广泛应用于自动控制、通信、医疗、电子设备等领域。
2. 光通信光通信是利用光传输信息的一种通信方式。
它在数据传输方面有着很多的优点，如高速、高保真、长距离等。
在光通信系统中，光电耦合器扮演着重要的角色，在光收发器中将光信号转换成电信号输出。
3. 光纤通信光纤通信是利用光纤作为信息传输介质的一种通信方式。
光纤通信系统中的光信号需要经过多次放大和调制，才能够被正常地传输。
在这个过程中，光电耦合器充当着不可或缺的组成部分，将光信号转换为电信号输出，并在信道中进行传输。
4. 光电流量计光电流量计是一种测量流体流量的装置。
光电耦合器工作原理
光电耦合器工作原理引言概述：光电耦合器是一种能够将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号的器件。
它在现代通信、传感、自动控制等领域中起着重要作用。
本文将详细介绍光电耦合器的工作原理，包括光电耦合器的基本结构、工作原理以及应用场景。
一、光电耦合器的基本结构1.1 光电耦合器的光输入端光电耦合器的光输入端通常由一个光源和一个透光窗口组成。
光源可以是LED （发光二极管）或激光二极管，透光窗口则用于将外界的光引导到光电耦合器的内部。
1.2 光电耦合器的光敏元件光电耦合器的光敏元件通常由光敏二极管或光敏三极管组成。
光敏元件能够将光信号转化为电信号，并将其输出到光电耦合器的电输出端。
1.3 光电耦合器的电输出端光电耦合器的电输出端通常由一个电流放大器和一个电压输出端口组成。
电流放大器用于放大光敏元件输出的微弱电流信号，而电压输出端口则用于将放大后的电信号输出到外部电路。
二、光电耦合器的工作原理2.1 光电耦合器的光输入过程当外界的光照射到光电耦合器的光输入端时，光会进入光电耦合器的内部。
光源会发出特定波长的光，透过透光窗口进入光电耦合器。
2.2 光电耦合器的光电转换过程光敏元件是光电耦合器的核心部件，它能够将光信号转化为电信号。
当光照射到光敏元件上时，光子会激发光敏元件内部的电子，使其跃迁到导带。
这个过程会产生一个光电流，光电流的大小与入射光的强度成正比。
2.3 光电耦合器的电输出过程光电耦合器的电输出端会将光敏元件输出的微弱电流信号放大，并将其转化为电压信号。
电流放大器会将光敏元件输出的电流信号放大到适合外部电路处理的范围，然后通过电压输出端口输出。
三、光电耦合器的应用场景3.1 通信领域光电耦合器在通信领域中广泛应用，用于光纤通信、光纤传感、光网络等方面。
它能够将光信号转化为电信号，实现光与电的互相转换，提高通信速度和传输质量。
3.2 传感领域光电耦合器在传感领域中也有重要应用。
例如，在光电传感器中，光电耦合器能够将光信号转化为电信号，实现对环境光强度的测量和控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光电耦合器基础知识
基本资料
光电耦合器接口电路
图1显示了一个典型的光电耦合器驱动电路。
在该例中，右边的5V副边输出将会被左边原边电路的脉宽调制器控制。
比较器A1将ZDl(结点A)的参考电压和通过分压电路R7和R8的输出电压进行比较，因而控制Q2的导通状态，可以定义发光二极管D1的电流和通过光耦合在光敏晶体管Q1的集电极电流。
然后Q1定义脉冲宽度和输出电压，补偿任何使输出电压改变的倾向。
随着光电耦合器的使用时间增加和传输比即增益的下降，为了防止控制失灵，给Q2提供充足的驱动电流裕量是很有必要的。
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。
它由发光源和受光器两部分组成。
把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。
发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。
光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。
如下图1（外形有金属圆壳封装，塑封双列直插等）。
工作原理
工作原理
在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
基本工作特性（以光敏三极管为例）
1、共模抑制比很高
在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。
2、输出特性
光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，
一般很小。
当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。
IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。
其测试连线如图2，图中D、C、E三根线分别对应B、C、E极，接在仪器插座上。
3、光电耦合器可作为线性耦合器使用。
在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。
光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。
在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。
仪器测试
光电耦合器的测试
1、用万用表判断好坏，如图3，断开输入端电源，用R×1k档测1、2脚电阻，正向电阻为几百欧，反向电阻几十千欧，3、4脚间电阻应为无限大。
1、2脚与3、4脚间任意一组，阻值为无限大，输入端接通电源后，3、4脚的电阻很小。
调节RP，3、4间脚电阻发生变化，说明该器件是好的。
注：不能用R×10k档，否则导致发射管击穿。
2、简易测试电路，如图（4），当接通电源后，LED不发光，按下SB，LED会发光，调节RP、LED的发光强度会发生变化，说明被测光电耦合器是好的。
具体应用
光电耦合器具体应用
1.组成开关电路
图1电路中，当输入信号ui为低电平时，晶体管V1处于截止状态，光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零，输出端Q11、Q12间的电阻很大，相当于开关“断开”；当ui为高电平时，v1导通，B1中发光二极管发光，Q11、Q12间的电阻变小，相当于开关“接通”．该电路因Ui为低电平时，开关不通，故为高电平导通状态．同理，图2电路中，因无信号(Ui为低电平)时，开关导通，故为低电平导通状态．
2．组成逻辑电路
图3电路为“与门”逻辑电路。
其逻辑表达式为P=A．B.图中两只光敏管串联，只有当输入逻辑电平A=1、B=1时，输出P=1．同理，还可以组成“或门”、“与非门”、“或非门”等逻辑电路．3．组成隔离耦合电路
电路如图4所示．这是一个典型的交流耦合放大电路．适当选取发光回路限流电阻Rl，使B4的电流传输比为一常数，即可保证该电路的线性放大作用。
4．组成高压稳压电路
电略如图5所示．驱动管需采用耐压较高的晶体管(图中驱动管为3DG27)。
当输出电压增大时，V55
的偏压增加，B5中发光二极管的正向电流增大，使光敏管极间电压减小，调整管be结偏压降低而内阻增大，使输出电压降低，而保持输出电压的稳定．
5.组成门厅照明灯自动控制电路
电路如图6所示。
A是四组模拟电子开关（S1~S4）：S1，S2，S3并联（可增加驱动功率及抗干扰能力）用于延时电路，当其接通电源后经R4，B6驱动双向可控硅VT，VT直接控制门厅照明灯H；S4与外接光敏电阻Rl等构成环境光线检测电路。
当门关闭时，安装在门框上的常闭型干簧管KD受到门上磁铁作用，其触点断开，S1，S2，S3处于数据开状态。
晚间主人回家打开门，磁铁远离KD，KD触点闭合。
此时9V电源整流后经R1向C1充电，C1两端电压很快上升到9V，整流电压经S1，S2，S3和R4使B6内发光管发光从而触发双向可控硅导通，VT亦导通，H点亮，实现自动照明控制作用。
房门关闭后，磁铁控制KD，触点断开，9V电源停止对C1充电，电路进入延时状态。
C1开始对R3放电，经一段时间延迟后，C1两端电压逐渐下降到S1，S2，S3的开启电压（1.5v)以下，S1，S2，S3恢复断开状态，导致B6截止，VT亦截止，H熄来，实现延时关灯功能。
光电耦合器的分类
由于光电耦合器的品种和类型非常多，在光电子DATA手册中，其型号超过上千种，通常可以按以下方法进行分类：
(1) 按光路径分，可分为外光路光电耦合器（又称光电断续检测器）和内光路光电耦合器。
外光路光电耦合器又分为透过型和反射型光电耦合器。
(2) 按输出形式分，可分为：
a、光敏器件输出型，其中包括光敏二极管输出型，光敏三极管输出型，光电池输出型，光可控硅输出型等。
b、NPN三极管输出型，其中包括交流输入型，直流输入型，互补输出型等。
c、达林顿三极管输出型，其中包括交流输入型，直流输入型。
d、逻辑门电路输出型，其中包括门电路输出型，施密特触发输出型，三态门电路输出型等。
e、低导通输出型（输出低电平毫伏数量级）。
f、光开关输出型（导通电阻小余10Ω）。
g、功率输出型（IGBT/MOSFET等输出）。
(3) 按封装形式分，可分为同轴型，双列直插型，TO封装型，扁平封装型，贴片封装型，以及光纤传输型等。
(4) 按传输信号分，可分为数字型光电耦合器（OC门输出型，图腾柱输出型及三态门电路输出型等）和线性光电耦合器（可分为低漂移型，高线性型，宽带型，单电源型，双电源型等）。
(5) 按速度分，可分为低速光电耦合器（光敏三极管、光电池等输出型）和高速光电耦合器（光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型）。
(6) 按通道分，可分为单通道，双通道和多通道光电耦合器。
(7) 按隔离特性分，可分为普通隔离光电耦合器（一般光学胶灌封低于5000V，空封低于2000V）和高压隔离光电耦合器（可分为10kV,20kV,30kV等）。
(8) 按工作电压分，可分为低电源电压型光电耦合器（一般5～15V）和高电源电压型光电耦合器（一般大于30V）。