深入淺出談光耦

光電耦合器(opticalcoupler，英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器或光耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發光器(紅外線發光二極體LED)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光二極體發出光線，光敏三極體接受光線之後就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了「電—光—電」轉換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器，由於它具有體積小、壽命長、無觸點，抗幹擾能力強，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號等優點，在數字電路上獲得廣泛的應用。

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光耦合器的主要優點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗幹擾能力強，工作穩定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是70年代發展起來產新型器件，現已廣泛用於電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離、脈衝放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈衝放大、固態繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調節控制端電流來改變佔空比，達到精密穩壓目的。

在光耦電路設計中，有兩個參數常常被人忽視，需要格外注意，

一個是反向電壓Vr(Reverse Voltage )，是指原邊發光二極體所能承受的最大反向電壓，超過此反向電壓，可能會損壞LED。而一般光耦中，這個參數只有5V左右，在存在反壓或振蕩的條件下使用時，要特別注意不要超過反向電壓。如，在使用交流脈衝驅動LED時，需要增加保護電路。

另外一個參數是光耦的電流傳輸比(current transfer ratio，簡稱CTR),是指在直流工作條件下，光耦的輸出電流與輸入電流之間的比值。光耦的CTR類似於三極體的電流放大倍數，是光耦的一個極為重要的參數，它取決於光耦的輸入電流和輸出電流值及電耦的電源電壓值，這幾個參數共同決定了光耦工作在放大狀態還是開關狀態，其計算方法與三極體工作狀態計算方法類似。若輸入電流、輸出電流、電流傳輸比設計搭配不合理，可能導致電路不能工作在預想的工作狀態。

除上述兩個參數外，光耦還有幾個參數是比較重要的，如：

1)正向工作電壓Vf(Forward Voltage)，Vf是指在給定的工作電流下，LED本身的壓降。常見的小功率LED通常以If=10mA來測試正向工作電壓，當然不同的LED，測試條件和測試結果也會不一樣。

2)集電極電流Ic(Collector Current)光敏三極體集電極所流過的電流，通常表示其最大值。

3)C-E飽和電壓Vce(sat)(C-E Saturation Voltage)，即光敏三極體的集電極-發射極飽和壓降。

4)上升時間Tr (Rise Time) 下降時間Tf(Fall Time)，其定義與典型測試方法如下圖所示，它們反映了工作在開關狀態的光耦，其開關速度情況。