光耦是十分重要的組件，在上篇光耦相關(guān)文章中，小編對線性光耦、非線性光耦等有所闡述。為增進(jìn)大家對光耦的認(rèn)識，本文將對光耦元件予以介紹，主要在于介紹光耦元件的結(jié)構(gòu)以及電氣隔離特性。如果你對光耦具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

光耦元件

一、結(jié)構(gòu)

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)動光發(fā)射源，使之發(fā)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，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸資訊中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在電腦數(shù)位通信及即時控制中作為信號隔離的界面器件，可以大大增加其工作之可靠性。

光耦合器的光發(fā)射源一般會是紅外線的發(fā)光二極管，將電能轉(zhuǎn)換為特定波長的光，在發(fā)射源及接收器之間會有封閉式的光通道(也稱為電介質(zhì)通道)，接收器是光感測器，感測特定波長的光，可能直接轉(zhuǎn)換成電能量，也可能由此信號調(diào)變外部電源提供的電流。接收器可以是光敏電阻、光電二極管、光晶體管、可控硅整流器(SCR)或TRIAC。發(fā)光二極管除了發(fā)射光之外，也可以作為光感測元件，因此可以用發(fā)光二極管作光感測元件，即為對稱性雙向光耦合器。光耦合的固態(tài)繼電器其中由有光電二極管的光耦合器來驅(qū)動功率開關(guān)，一般是一對互補(bǔ)的MOSFET。開槽光學(xué)開關(guān)包括光發(fā)射源及接收器，但其光通道有開口，若其他物體擋住開口，使光無法通過，則接收器產(chǎn)生的信號也會隨之變化。

二、電氣隔離

電子零件、電氣信號及電源線都會受到閃電、靜電放電、電磁干擾、切換脈波及電源擾動所產(chǎn)生的電壓所影響。遠(yuǎn)方閃電可以感應(yīng)大到10kV的電壓，是許多電子元件耐壓的一千倍。電路也可以透過設(shè)計(jì)方式連接高電壓，此時就需要安全而可靠的裝置連接高電壓及低電壓的元件。

光電耦合元件的主要功能之一是要阻隔高電壓以及電壓暫態(tài)，不讓這些電路中的電壓暫態(tài)影響電路的其他部分。以往這類的機(jī)能會由隔離變壓器實(shí)現(xiàn)，利用電感耦合讓電流隔離的輸入及輸出端可以傳遞訊號。電壓器及光電耦合元件是僅有二種提供加強(qiáng)保護(hù)的功能，同時保護(hù)設(shè)備以及使用這些設(shè)備的人員。這些設(shè)備在物理上只有單一的隔離層，但提供的保護(hù)相當(dāng)于IEC電器等級中，具有雙重隔離的Ⅱ類電器。光電耦合元件的安全性、測試及承認(rèn)受到各國以及國際性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范：IEC60747-5-2，歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會60747-5-2、UL1577及CSAComponent Acceptance Notice #5等。制造商發(fā)行的光電耦合元件規(guī)格至少需符合其中一項(xiàng)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

光電耦合元件透過由輸入信號調(diào)變的光束連接輸入端及輸出端，會將有用的輸入信息轉(zhuǎn)換為光，讓光通過介電質(zhì)，送到接收端再轉(zhuǎn)換為電氣訊號。變壓器的本質(zhì)可以雙向傳遞能量，而且轉(zhuǎn)換效率很高，而光電耦合元件和變壓器不同，光電耦合元件多半只允許單向的信號轉(zhuǎn)換(不過也有例外，參考雙向光耦合器)，而且不能轉(zhuǎn)換功率。一般光電耦合元件不轉(zhuǎn)換能量，只能提供信號，用信號將輸出側(cè)能量調(diào)變后再輸出。光電耦合元件可以轉(zhuǎn)換直流或是緩慢變化的信號，在輸入及輸出側(cè)不需要阻抗匹配。變壓器及光電耦合元件都可以破壞不希望出現(xiàn)的接地回路，接地回路是在工業(yè)上及電氣設(shè)備中常見的情形，會因?yàn)榻拥鼐€造成大電流或是噪聲電流。

光電耦合元件的實(shí)體配置和其隔離電壓的規(guī)格有關(guān)。若耐壓在數(shù)kV以下，一般會用平面(或是三明治)的架構(gòu)。感測器晶粒會直接安裝在其封裝(多半是6引腳或是4引腳的雙列直插封裝)的導(dǎo)線架上。感測器晶粒上方會包覆一層玻璃或是透明塑膠。LED會在上方往下發(fā)光，減少光的損失，感測器的吸收頻譜需要符合LED的輸出頻譜，多半都在近紅外線的范圍。光通道會在可承容擊穿電壓而不會破壞的條件下，作的越薄越好。例如，若短時間的電壓要耐到3.75kV，且要承受電壓變化率1kV/μs的電壓，AvagoASSR-300的透明聚酰亞胺層只有0.08mm厚。平面組件的擊穿電壓會和光通道層的厚度、以及連接晶粒和引腳的接合線的組態(tài)有關(guān)。真正在電路中的絕緣電壓會因?yàn)橛∷㈦娐钒寮鞍b表面的爬電距離有關(guān)。安全的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則會要求和裸金屬導(dǎo)體至少要有25mm/kV的距離，和涂層導(dǎo)體的最小距離則是8.3mm/kV。

若是耐壓在2.5 to 6kV之間的光電耦合元件，會采用另一種稱為硅圓頂(silicone dome)的架構(gòu)。在此架構(gòu)中，LED和感測器會放在包裝的兩側(cè)，LED會向側(cè)面的感測器發(fā)光。LED、感測器及兩者之間的空隙會用透明的硅氧樹脂圓頂包覆住。圓頂?shù)淖饔妙愃品瓷溏R，會反射所有的雜散光，反射到感測器上，減少較長光通道造成的損耗。若是雙模設(shè)計(jì)，其硅圓頂(內(nèi)模)及外殼(外模)之間會充填暗色的介電材質(zhì)，而且有適當(dāng)?shù)臒崤蛎浵禂?shù)。

以上便是此次小編帶來的“光耦”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對光耦元件具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!