要有光！光耦合器的工作原理

需要保護敏感的低壓組件并隔離 PCB 上的電路？光耦合器可以完成這項工作。要有光！該設備允許您在兩個隔離電路之間傳輸電信號，該電路由兩個部分組成：****紅外光的LED和檢測 LED 光的光敏設備。這兩個部件都包含在一個帶有一對用于連接的引腳的傳統黑匣子中。乍一看，很容易將光耦合器與集成電路 (IC)混為一談。

這個雙向可控硅光耦合器看起來像一個 IC。（圖片來源）

首先向光耦合器施加電流，使紅外 LED 發出與電流成正比的光。當光線照射到感光器件上時，它會打開并開始像任何普通晶體管一樣傳導電流。

光耦合器的工作原理。（圖片來源）

默認情況下，感光設備通常處于未連接狀態，以提供對紅外光的最高靈敏度。它還可以通過外部電阻器接地，以更好地控制開關靈敏度。

光耦合器有效地隔離了輸出和輸入電路。（圖片來源）

該設備基本上像開關一樣工作，連接 PCB 上的兩個隔離電路。當電流停止流過 LED 時，光敏器件也停止導通并關閉。所有這些切換都是通過玻璃、塑料或空氣的空隙發生的，LED 或光敏設備之間沒有電氣部件。一切都與光有關。

如果您正在設計一種容易受到電壓浪涌、雷擊、電源尖峰等影響的電子設備，那么您將需要一種保護低壓設備的方法。如果使用得當，光耦合器可以有效地：

• 消除信號中的電噪聲

• 將低壓設備與高壓電路隔離

• 允許您使用較小的數字信號來控制較大的交流電壓

光耦合器有四種配置。每種配置與不同的光敏設備共享相同的紅外 LED。這些包括：

通常用于直流電路的光電晶體管和光電達林頓，以及用于控制交流電路的光電可控硅和光電可控硅。

四種類型的光耦合器。（圖片來源）

如果您喜歡冒險，您甚至可以制作帶有一些備件的自制光電耦合器。只需將 LED 和光電晶體管組合在反射塑料管內即可。

一個只有三個簡單部件的自制光耦合器。（圖片來源）

光耦合器既可以單獨用作開關設備，也可以與其他電子設備一起使用，以在低壓和高壓電路之間提供隔離。您通常會發現這些設備用于：

• 微處理器輸入/輸出切換

• 直流和交流電源控制

• 通訊設備保護

• 電源調節

在這些應用程序中，您會遇到各種配置。一些例子包括：

此配置將檢測直流信號，還允許您控制交流供電設備。MOC3020非常適合控制電源連接或向另一個帶有限流電阻的光電三端雙向可控硅開關提供柵極脈沖。

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此配置將允許您控制交流供電負載，例如電機和燈。它還能夠通過過零檢測在交流周期的兩半中進行。這允許負載在切換電感負載時接收全功率，而不會出現任何主要的電流尖峰。

（圖片來源）

在將光耦合器添加到您的 PCB 布局之前，請考慮以下三個準則：

• 保持光耦合器接地連接分開

標準光耦合器包括兩個接地引腳，一個用于 LED，另一個用于光敏器件。將這兩個接地連接在一起將使您的敏感電路對來自外部接地的任何噪聲開放。為避免這種情況，請始終創建兩個連接點，一個用于外部接地引腳，另一個用于輸入接地線。

• 選擇合適的限流電阻值

選擇以光耦合器最小值工作的限流電阻器會產生不穩定的行為。也可以選擇提供太多電流的電阻器，這會使 LED 爆裂。選擇電阻值時，請務必從光耦合器數據表中的電流傳輸比圖表中找到最小正向電流值。Vishay 在此處提供了有關如何閱讀光耦合器數據表的出色指南。

• 知道你需要什么樣的光耦

并非每個光耦合器都是平等的，您需要為您的應用選擇正確的類型。例如，如果您需要控制交流負載，則使用光雙向可控硅。Opto-Darlington 僅適用于小輸入電流。如果您只需要標準輸入隔離，那么通用PC817 光電耦合器就可以完成工作。