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,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體光電子器件。其中,發(fā)光器件一般都是發(fā)光二極管。
光耦的應用領(lǐng)域非常廣泛,最常見的應用就是在光通信和自動控制系統(tǒng)中。在光通信領(lǐng)域,光耦能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號,從而在光纖通信系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用。在自動控制系統(tǒng)中,光耦則能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號,從而控制電路中的各種元器件,實現(xiàn)自動控制。
光耦在通信應用
光耦在通信領(lǐng)域中有著廣泛的應用。在通信設(shè)備中,光耦可以用于信號隔離、光電轉(zhuǎn)換等功能。例如,在數(shù)字隔離器中,光耦可以隔離數(shù)字信號和傳輸媒介之間的電氣連接,防止信號噪聲的傳播。在光通信系統(tǒng)中,光耦可以將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,從而實現(xiàn)信號的放大和再生。
光耦在計算機應用
在計算機領(lǐng)域中,光耦通常用于隔離計算機和外部設(shè)備之間的電氣連接。例如,將光耦應用于計算機串行端口上,可以隔離計算機和串行設(shè)備之間的電氣連接,從而實現(xiàn)信號的隔離和保護。
光耦在醫(yī)療應用
在醫(yī)療領(lǐng)域中,光耦通常被用于隔離醫(yī)療設(shè)備和患者之間的電氣連接。例如,在心臟起搏器中,光耦可以將信號隔離,從而防止電氣噪聲干擾。
光耦在工業(yè)控制應用
在工業(yè)控制領(lǐng)域中,光耦可以用于信號隔離和控制回路中的電氣隔離。例如,在電力控制回路中,光耦可以將控制信號和高壓回路之間進行隔離,從而防止高壓回路的電氣噪聲對控制信號的干擾。在電機控制回路中,光耦可以將控制信號和電機驅(qū)動回路之間進行隔離,從而實現(xiàn)電機的精確控制。
光耦驅(qū)動固態(tài)繼電器
采用光電耦合器作固體繼電器具有體積小、耦合密切、驅(qū)動功率小、動作速度快、工作溫度范圍寬等優(yōu)點。圖3所示是一個光電耦合器用作固體繼電器的實際電路圖,它的左半部分電路可用于將輸入的電信號Vi變成光電耦合器內(nèi)發(fā)光二極管發(fā)光的光信號;而右半部分電路則通過光電耦合器內(nèi)的光敏三極管再將光信號還原成電信號,所以這是一種非常好的電光與光電聯(lián)合轉(zhuǎn)換器件。光電耦合器的電流傳輸比為20%,耐壓為150V,驅(qū)動電流在8~20mA之間。在實際使用中,由于它沒有一般電磁繼電器常見的實際接點,因此不存在接觸不良和燃弧打火等現(xiàn)象,也不會因受外力或機械沖擊而引起誤動作。所以,它的性能比較可靠,工作十分穩(wěn)定。
光耦組成開關(guān)電路
當輸入信號ui為低電平時,晶體管V1處于截止狀態(tài),光電耦合器B1中發(fā)光二極管的電流近似為零,輸出端Q11、Q12間的電阻很大,相當于開關(guān)“斷開”;當ui為高電平時,v1導通,B1中發(fā)光二極管發(fā)光,Q11、Q12間的電阻變小,相當于開關(guān)“接通”.該電路因Ui為低電平時,開關(guān)不通,故為高電平導通狀態(tài).同理,因無信號(Ui為低電平)時,開關(guān)導通,故為低電平導通狀態(tài).