原標(biāo)題：SFERE | 電氣原理之光電耦合器

一、概述

光電耦合器（Optocoupler），亦稱光電隔離器或光耦，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)電信號到光信號再到電信號轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體光電子器件。它由發(fā)光源（如發(fā)光二極管）和受光器（如光敏三極管、光敏二極管等）組成，兩者之間通過透明絕緣體隔離，實現(xiàn)了輸入端和輸出端之間的電氣隔離。

二、工作原理

光電耦合器的工作原理基于光電效應(yīng)。當(dāng)在輸入端加上電信號時，發(fā)光二極管會發(fā)出光信號，這個光信號通過內(nèi)部的光路傳輸?shù)焦饷羝骷?。光敏器件接收到光信號后會產(chǎn)生光電流，進而在輸出端輸出電信號。這樣，光電耦合器就實現(xiàn)了電信號到光信號，再到電信號的轉(zhuǎn)換，完成了信號的傳輸。

三、主要參數(shù)

1. 正向工作電壓（Vf）：在給定的工作電流下，發(fā)光二極管本身的壓降。常見的小功率LED通常以If=20mA來測試正向工作電壓。

2. 反向電壓（Vr）：LED所能承受的最大反向電壓，超過此電壓可能會損壞LED。

3. 電流傳輸比（CTR）：光耦輸出電流與輸入電流的比值，通常以百分比表示。CTR越高，輸入光功率相同時，輸出電流就越大。

4. 帶寬：高速光耦的帶寬是指其能夠傳輸?shù)淖罡哳l率，通常以MHz或GHz為單位。

5. 響應(yīng)時間：包括上升時間（Tr）和下降時間（Tf），分別表示光信號從0%到90%和從90%到0%所需的時間，用于評估光耦的響應(yīng)速度。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 電力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)中，光電耦合器廣泛應(yīng)用于電力控制、電力測量和電力隔離等方面。其電氣隔離的特性使得它在高電磁干擾環(huán)境下具備優(yōu)異的信號隔離與傳輸性能。

2. 工業(yè)自動化控制系統(tǒng)：光電耦合器能夠?qū)㈦姎庑盘栟D(zhuǎn)換為光信號并進行隔離，防止輸入端的噪聲、干擾等影響輸出端的穩(wěn)定性。因此，在PLC（可編程邏輯控制器）輸入/輸出模塊、隔離式繼電器輸出模塊等中得到了廣泛應(yīng)用。

3. 通信設(shè)備：在光纖調(diào)制解調(diào)器（光貓）、光電耦合器串并轉(zhuǎn)換器、光電耦合器隔離陣列模塊等通信設(shè)備中，光電耦合器用于隔離輸入和輸出信號，避免信號干擾和電氣故障。

4. 醫(yī)療設(shè)備：光電耦合器能夠?qū)⑿盘枏目刂齐娐犯綦x，確保患者和醫(yī)護人員的安全。在醫(yī)療設(shè)備輸入/輸出模塊、醫(yī)療設(shè)備控制系統(tǒng)、醫(yī)療器械接口隔離等方面有廣泛應(yīng)用。

五、特點與優(yōu)勢

1. 電氣隔離：光電耦合器通過光信號傳輸電信號，實現(xiàn)了輸入端和輸出端之間的電氣隔離，有效避免了電路之間的干擾和損壞。

2. 單向傳輸信號：由于“光”傳輸?shù)膯蜗蛐?，信號從光源傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r不會出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號也不會影響輸入端。

3. 抗干擾能力強：光電耦合器能夠很好地抑制干擾并消除噪聲，其響應(yīng)速度快（時間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒級）。

4. 可靠性高：光電耦合器無觸點、耐沖擊、體積小、使用壽命長，并且容易和邏輯電路配合。

總結(jié)：SFERE電氣原理中的光電耦合器以其獨特的結(jié)構(gòu)和功能，在電力、工業(yè)、通信和醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。