本文主要是關(guān)于光藕的相關(guān)介紹，并著重對光藕的原理及其選型進(jìn)行了詳盡的闡述。
光藕
光電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。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。
光電耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光電耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。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(jìn)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(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。
光電耦合器是一種把發(fā)光器件和光敏器件封裝在同一殼體內(nèi)， 中間通過電→光→電的轉(zhuǎn)換來傳輸電信號的半導(dǎo)體光電子器件。其中，發(fā)光器件一般都是發(fā)光二極管。 而光敏器件的種類較多，除光電二極管外，還有光敏三極管、光敏電阻、光電晶閘管等。 光電耦合器可根據(jù)不同要求， 由不同種類的發(fā)光器件和光敏器件組合成許多系列的光電耦合器。
圖1顯示了一個典型的光電耦合器驅(qū)動電路。在該例中，右邊的5V副邊輸出將會被左邊原邊電路的脈寬調(diào)制器控制。
比較器A1將ZDl（結(jié)點(diǎn)A）的參考電壓和通過分壓電路R7和R8的輸出電壓進(jìn)行比較，因而控制Q2的導(dǎo)通狀態(tài)，可以定義發(fā)光二極管D1的電流和通過光耦合在光敏晶體管Q1的集電極電流。然后Q1定義脈沖寬度和輸出電壓，補(bǔ)償任何使輸出電壓改變的傾向。
隨著光電耦合器的使用時間增加和傳輸比即增益的下降，為了防止控制失靈，給Q2提供充足的驅(qū)動電流裕量是很有必要的。
光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。（外形有金屬圓殼封裝，塑封雙列直插等）。
光耦的工作原理
工作原理
基本原理
在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。
光電耦合器主要由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。 光的發(fā)射部分主要由發(fā)光器件構(gòu)成，發(fā)光器件一般都是發(fā)光二極管，發(fā)光二極管加上正向電壓時，能將電能轉(zhuǎn)化為光能而發(fā)光，發(fā)光二極管可以用直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動，但發(fā)光二極管在使用時必須加正向電壓。光的接收部分主要由光敏器件構(gòu)成，光敏器件一般都是光敏晶體管， 光敏晶體管是利用 PN 結(jié)在施加反向電壓時，在光線照射下反向電阻由大變小的原理來工作的。
光的信號放大部分主要由電子電路等構(gòu)成。發(fā)光器件的管腳為輸入端，而光敏器件的管腳為輸出端。工作時把電信號加到輸入端，使發(fā)光器件的芯體發(fā)光， 而光敏器件受光照后產(chǎn)生光電流并經(jīng)電子電路放大后輸出，實(shí)現(xiàn)電→光→電的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)輸入和輸出電路的電器隔離。由于光電耦合器輸入與輸出電路間互相隔離，且電信號在傳輸時具有單向性等優(yōu)點(diǎn)， 因而光電耦合器具有良好的抗電磁波干擾能力和電絕緣能力。
基本工作特性
1、共模抑制比很高
在光電耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很小（2pF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
光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下，光敏管所加偏置電壓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之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。其測試連線如圖2，圖中D、C、E三根線分別對應(yīng)B、C、E極，接在儀器插座上。
3、隔離特性
1．隔離電壓Vio（Isolation Voltage）
光耦合器輸入端和輸出端之間絕緣耐壓值。
2．隔離電容Cio（Isolation Capacitance）：
光耦合器件輸入端和輸出端之間的電容值
3．隔離電阻Rio：（Isolation Resistance）
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：
1．電流傳輸比CTR（Current Transfer Radio）
輸出管的工作電壓為規(guī)定值時，輸出電流和發(fā)光二極管正向電流之比為電流傳輸比CTR。
2．上升時間Tr （Rise Time）& 下降時間Tf（Fall Time）
光電耦合器在規(guī)定工作條件下，發(fā)光二極管輸入規(guī)定電流IFP的脈沖波，輸出端管則輸出相應(yīng)的脈沖波，從輸出脈沖前沿幅度的10%到90%，所需時間為脈沖上升時間tr。從輸出脈沖后沿幅度的90%到10%，所需時間為脈沖下降時間tf。
其它參數(shù)諸如工作溫度、耗散功率等不再一一復(fù)述。
5、光電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，這樣光電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作線性變化。光電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)的光電耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。
光藕如何選型
一、文檔說明：
針對光偶選型，替代，采購，檢測及實(shí)際使用過程中出現(xiàn)的光偶特性變化引起的產(chǎn)品失效問題，提供指導(dǎo)。
光耦屬于易失效器件，選型和使用過程中要特別的小心。
目前發(fā)現(xiàn)，因光偶的選型，光偶替代，光偶工作電流，工作溫度設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е庐a(chǎn)品出現(xiàn)問題，如何減少選型，設(shè)計(jì)，替代導(dǎo)致的產(chǎn)品問題，這里將制訂出相關(guān)指導(dǎo)性規(guī)范。
二、原理介紹：
光電偶合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電—光和光—電的轉(zhuǎn)換器件。光電耦合器分為很多種類，圖1所示為常用的三極管型光電耦合器原理圖。
當(dāng)電信號送入光電耦合器的輸入端時，發(fā)光二極體通過電流而發(fā)光，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，CE導(dǎo)通；當(dāng)輸入端無信號，發(fā)光二極體不亮，光敏三極管截止，CE不通。對于數(shù)位量，當(dāng)輸入為低電平“0”時，光敏三極管截止，輸出為高電平“1”；當(dāng)輸入為高電平“1”時，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平“ 0”。若基極有引出線則可滿足溫度補(bǔ)償、檢測調(diào)制要求。這種光耦合器性能較好，價格便宜，因而應(yīng)用廣泛。
光電耦合器之所以在傳輸信號的同時能有效地抑制尖脈沖和各種雜訊干擾，使通道上的信號雜訊比大為提高，主要有以下幾方面的原因：
（1）光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105～106Ω。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓會很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極體發(fā)光，從而被抑制掉了。
（2）光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號的產(chǎn)生。
（3）光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號線短接時，也不會損壞儀表。因?yàn)楣怦詈掀骷妮斎牖芈泛洼敵龌芈分g可以承受幾千伏的高壓。
（4）光電耦合器的回應(yīng)速度極快，其回應(yīng)延遲時間只有10μs左右，適于對回應(yīng)速度要求很高的場合。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及 CTR 的計(jì)算方法：
規(guī)格定義 CTR：Ice/IF *100%
（檢測條件：IF=5 ma Vce=5V， 2701，2801系列）
三、 光偶主要特性分析，設(shè)計(jì)選型替代要求：
1、 外觀尺寸：
設(shè)計(jì)，選型，替代注意：
? 封裝正確，本體MARK字跡要清晰，品牌正確，與技術(shù)規(guī)格書一致；
? 替代時，如都為標(biāo)準(zhǔn)件封裝，基本上裝配沒有問題，但需注意厚度是否與原料相同，是否滿足整機(jī)的工藝要求。
2、 不同輸入控制電流 IF， CTR 值不同：
由圖表顯示，IF 在 5-15ma 時 CTR 值最大；在小于 5mA 時（目前我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)大多如此），CTR 值一般小于正常額定規(guī)格值；
Cosmo KPS2801-B 實(shí)測數(shù)據(jù)：
評注：IF 不同，CTR 不同，且差異非常大；不同 DATECODE 的也有差異，但在 IF=5ma 時，CTR 值都在規(guī)格（130-260）范圍內(nèi)；設(shè)計(jì)，選型，替代注意：設(shè)計(jì)時工作電流應(yīng)接近來料的檢測電流值（目前大多IF=5ma），否則應(yīng)用的 CTR 值無法保證，產(chǎn)品動態(tài)性能將很差；
3、不同環(huán)境溫度，CTR值不同：
由圖表顯示，CTR值與光偶的工作環(huán)境有關(guān)，溫度太高或太低都小于常溫附近的檢測值；
評注：溫度不同，CTR 不同，溫度太高或太低都低于常溫，且差異很大；
? 設(shè)計(jì)，選型，替代注意：產(chǎn)品在高低溫 CTR 的值是否滿足產(chǎn)品反饋環(huán)路的增益？產(chǎn)品動態(tài)穩(wěn)定嗎？開關(guān)機(jī)，輸出是否產(chǎn)生震蕩掉溝等不良。
4、 光偶有RL阻值大小及工作頻帶帶寬要求：
由圖表可看出：光偶有頻帶要求，如上圖為 KPS-2801 光偶，工作頻率基本在500KHZ 以內(nèi)，且對于高頻工作時，RL（輸出分壓電阻）要小；
設(shè)計(jì)，選型，替代注意：產(chǎn)品工作頻率，RL選取阻值務(wù)必在帶寬內(nèi)，且考慮IF電流大小，VCE工作壓降；
5、不同環(huán)境溫度，輸入控制電流可能產(chǎn)生變化：
由圖表可看出：環(huán)境溫度超過55-60度后，輸入控制電流IF的最大值將隨著溫度上升而顯著減小；
設(shè)計(jì)，選型，替代注意：選取合適的IF電流，使輸入控制電流的變動都能及時反饋到輸出端，保證產(chǎn)品反饋環(huán)的穩(wěn)定；
6、環(huán)境溫度與功耗特性曲線：
由圖表可看出：光偶的輸出部分（或集電極）功耗在低溫時，在溫度高時數(shù)值
變小；
設(shè)計(jì)，選型，替代注意：
1，器件常溫時可提供功耗值；
2，高溫過程變化曲線；
3，有必要計(jì)算產(chǎn)品在高溫工作時光偶功耗值；
4，替代時考慮常溫功耗，高溫狀態(tài)替代料是否優(yōu)于原料。
結(jié)語
關(guān)于光藕的相關(guān)介紹就到這了，希望通過本文能讓你對光藕有更全面的認(rèn)識。