國產(chǎn)光耦的作用和工作原理淺析

光耦合器 （簡稱：光耦，英文名：Optical Coupler），也稱為光電隔離器，利用光信號傳遞電信號。由于其卓越的隔離性能，光耦合器在各種電子電路中得到了廣泛應(yīng)用。它已經(jīng)成為種類豐富、用途廣泛的光電器件之一。

國產(chǎn)光耦合器主要由三部分組成：光發(fā)射、光接收和信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使其發(fā)出特定波長的光，光敏元件接收這些光信號并產(chǎn)生光電流，經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)輸入和輸出之間的電氣隔離。

國產(chǎn)光耦合器因其良好的電氣絕緣性和抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于各種場合。光耦合器的輸入輸出隔離以及單向傳輸特性，使其在長線傳輸信息中作為終端隔離元件能夠顯著提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信和實(shí)時(shí)控制中，它作為信號隔離接口設(shè)備，能夠大幅提高系統(tǒng)的可靠性。

國產(chǎn)光耦合器具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

1.單向信號傳輸：輸入端與輸出端之間完全電氣隔離，確保信號傳輸?shù)陌踩浴?/p>

2.強(qiáng)抗干擾能力：由于光耦合器的輸入端為電流型工作低阻元件，因此具有很強(qiáng)的共模抑制能力。

3.穩(wěn)定性和長壽命：光耦合器工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，壽命長，傳輸效率高。

4.高效工作：能夠有效地抑制尖脈沖和各種噪聲干擾，提高信號的信噪比。

自70年代以來，光耦合器在電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸、固態(tài)繼電器（SSR）以及通信設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。在開關(guān)電源中，線性光耦合器可用于構(gòu)成反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來精確調(diào)節(jié)占空比，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出。

國產(chǎn)光耦合器的作用

光耦合器的主要作用是隔離，例如信號隔離或光電隔離。這種隔離能夠有效保護(hù)系統(tǒng)。例如，當(dāng)微處理器控制電路和高電壓執(zhí)行端（如電機(jī)或電燈）之間需要隔離時(shí)，可以使用光耦合器。對于不同型號的光耦合器，只要負(fù)載電流不同，可以用大負(fù)載電流的光耦合器替代小負(fù)載電流的光耦合器。

國產(chǎn)光耦合器的工作原理

當(dāng)電信號輸入光耦合器的輸入端時(shí)，發(fā)光二極管（LED）通過電流發(fā)光，光敏元件接收到光照后產(chǎn)生電流，光敏三極管導(dǎo)通。當(dāng)輸入端無信號時(shí)，LED不發(fā)光，光敏三極管截止。對于數(shù)字信號，當(dāng)輸入為低電平“0”時(shí)，光敏三極管截止，輸出為高電平“1”；當(dāng)輸入為高電平“1”時(shí)，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平“0”。光耦合器能夠有效抑制尖脈沖和噪聲干擾，提高信號的穩(wěn)定性和信噪比。

國產(chǎn)光耦合器的應(yīng)用

1.微機(jī)接口電路中的光電隔離

微機(jī)系統(tǒng)常需要處理來自現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信號?，F(xiàn)場環(huán)境中的噪聲可能干擾微機(jī)系統(tǒng)，降低控制準(zhǔn)確性。此時(shí)，可以在微機(jī)的輸入和輸出端使用光耦合器進(jìn)行信號隔離。典型應(yīng)用包括A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)位信號輸出，以及CPU發(fā)出的控制信號與模擬電路的接口。

2.電壓隔離保護(hù)電路及設(shè)置初始電平

在電壓隔離保護(hù)電路中，光耦合器將輸入信號與輸出信號進(jìn)行隔離。當(dāng)輸入信號為高電平時(shí)，光敏元件導(dǎo)通，輸出信號為低電平；輸入信號為低電平時(shí)，光敏元件不導(dǎo)通，輸出信號為高電平。

國產(chǎn)光耦合器的應(yīng)用注意事項(xiàng)

1.獨(dú)立電源

光耦合器的輸入部分和輸出部分應(yīng)分別使用獨(dú)立電源。如果兩端共用一個(gè)電源，光耦合器的隔離效果將會失效。

2.隔離所有電氣信號

使用光耦合器進(jìn)行隔離時(shí)，必須對所有信號（包括數(shù)字信號、控制信號、狀態(tài)信號）進(jìn)行隔離，以確保被隔離的兩端之間沒有任何電氣聯(lián)系，否則隔離效果將無效。
國產(chǎn)光耦合器憑借其優(yōu)良的電氣隔離能力和強(qiáng)大的抗干擾特性，在現(xiàn)代電子電路中扮演了至關(guān)重要的角色。通過有效地將輸入和輸出信號隔離，它不僅提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，還廣泛應(yīng)用于各種電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換及信號隔離場景。隨著國產(chǎn)光耦合器技術(shù)的不斷進(jìn)步，它們正越來越多地在工業(yè)自動化、通信設(shè)備、開關(guān)電源等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。對光耦合器的深入了解和合理應(yīng)用，將有助于提升電子系統(tǒng)的性能和可靠性，為技術(shù)創(chuàng)新提供強(qiáng)有力的支持。

審核編輯 黃宇