光耦是十分重要的組件，在上篇光耦相關文章中，小編對線性光耦、非線性光耦等有所闡述。為增進大家對光耦的認識，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

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，一般是一對互補的MOSFET。開槽光學開關包括光發(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。遠方閃電可以感應大到10kV的電壓，是許多電子元件耐壓的一千倍。電路也可以透過設計方式連接高電壓，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。以往這類的機能會由隔離變壓器實現(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保護的功能，同時保護設備以及使用這些設備的人員。這些設備在物理上只有單一的隔離層，但提供的保護相當于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、測試及承認受到各國以及國際性標準的規(guī)范：IEC60747-5-2，歐洲電工標準化委員會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法規(guī)標準。

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)上及電氣設備中常見的情形，會因為接地線造成大電流或是噪聲電流。

光電耦合元件的實體配置和其隔離電壓的規(guī)格有關。若耐壓在數(shù)kV以下，一般會用平面(或是三明治)的架構。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。真正在電路中的絕緣電壓會因為印刷電路板及包裝表面的爬電距離有關。安全的設計準則會要求和裸金屬導體至少要有25mm/kV的距離，和涂層導體的最小距離則是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。在此架構中，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。若是雙模設計，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?shù)臒崤蛎浵禂?shù)。

以上便是此次小編帶來的“光耦”相關內(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!