光耦基礎知識與應用

光耦基礎知識與應用光耦基礎知識與應用光耦基礎知識與應用光耦基礎知識與應用編制僅供參考審核批準生效日期地址：電話：傳真:郵編:光耦基礎知識及應用光耦光耦合器（opticalcoupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導體管）封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了“電—光—電”轉換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長、無觸點，抗干擾能力強，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號等優(yōu)點，在數字電路上獲得廣泛的應用。光耦常見品牌有英國ISOCOM、FAIRCHILD、TODSHIBA等，工作原理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1553b耦合器線纜接頭到廣泛的應用。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生光電流，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換，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。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大提高計算機工作的可靠性。編輯本段優(yōu)點光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離，輸出信號對輸入端無光耦影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產新型器件，現已廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離、脈沖放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。編輯本段種類光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。檢測示意圖非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關信號的傳輸，不適合于傳輸模擬量。常用的4N系列光耦屬于非線性光耦。線性光耦的電流傳輸特性曲線接近直線，并且小信號時性能較好，能以線性特性進行隔離控制。常用的線性光耦是PC817A—C系列。開關電源中常用的英國ISOCOM是線性光耦。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴重時出現寄生振蕩，使數千赫的振蕩頻率被數十到數百赫的低頻振蕩依次為號調制。由此產生的后果是對彩電，彩顯，VCD，DCD等等，將在圖像畫面上產生干擾。同時電源帶負載能力下降。在彩電，顯示器等開關電源維修中如果光耦損壞，一定要用線性光耦代換。常用的4腳線性光耦有PC817A----C。PC111TLP521等常用的六腳線性光耦有：LP632TLP532PC614PC714PS2031等。常用的4N254N264N354N36是不適合用于開關電源中的，因為這4種光耦均屬于非線性光耦。由于光電耦合器的品種和類型非常多，在光電子DATA手冊中，其型號超過上千種，通?？梢园匆韵路椒ㄟM行分類：(1)按光路徑分，可分為外光路光電耦合器（又稱光電斷續(xù)檢測器）和內光路光電耦合器。外光路光電耦合器又分為透過型和反射型光電耦合器。(2)按輸出形式分，可分為：a、光敏器件輸出型，其中包括光敏二極管輸出型，光敏三極管輸出型，光電池輸出型，光可控硅輸出型等。b、NPN三極管輸出型，其中包括交流輸入型，直流輸入型，互補輸出型等。c、達林頓三極管輸出型，其中包括交流輸入型，直流輸入型。d、邏輯門電路輸出型，其中包括門電路輸出型，施密特觸發(fā)輸出型，三態(tài)門電路輸出型等。e、低導通輸出型（輸出低電平毫伏數量級）。f、光開關輸出型（導通電阻小余10Ω）。g、功率輸出型（IGBT/MOSFET等輸出）。(3)按封裝形式分，可分為同軸型，雙列直插型，TO封裝型，扁平封裝型，貼片封裝型，以及光纖傳輸型光耦等。(4)按傳輸信號分，可分為數字型光電耦合器（OC門輸出型，圖騰柱輸出型及三態(tài)門電路輸出型等）和線性光電耦合器（可分為低漂移型，高線性型，寬帶型，單電源型，雙電源型等）。(5)按速度分，可分為低速光電耦合器（光敏三極管、光電池等輸出型）和高速光電耦合器（光敏二極管帶信號處理電路或者光敏集成電路輸出型）。(6)按通道分，可分為單通道，雙通道和多通道光電耦合器。(7)按隔離特性分，可分為普通隔離光電耦合器（一般光學膠灌封低于5000V，空封低于2000V）和高壓隔離光電耦合器（可分為10kV，20kV，30kV等）。(8)按工作電壓分，可分為低電源電壓型光電耦合器（一般5～15V）和高電源電壓型光電耦合器（一般大于30V）。編輯本段結構特點光電耦合的主要特點如下：原理示意圖1.輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于10000MΩ，耐壓一般可超過1kV，有的甚至可以達到10kV以上。2.由于光接收器只能接受光源的信息，反之不能，所以信號從光源單向傳輸到光接收器時不會出現反饋現象，其輸出信號也不會影響輸入端。3.由于發(fā)光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅動性器件，而噪音是一種高內阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。4.容易和邏輯電路配合。5.響應速度快。光電耦合器件的時間常數通常在微秒甚至毫微秒極。6.無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊。編輯本段性能特點光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。它廣泛用于電平轉換、信號隔離、級間隔離、開關電路、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小，因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小，它所能提供的電流并不大，不易使半導體二極管發(fā)光；由于光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響；光電耦合器的隔離電阻很大（約1012Ω）、隔離電容很?。s幾個pF）所以能阻止電路性耦合產生的電磁干擾。線性方式工作的光電耦合器是在光電耦合器的輸入端加控制電壓，在輸出端會成比例地產生一個用于進一步控制下一級的電路的電壓。線性光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，當發(fā)光二極管接通而發(fā)光，光敏三級管導通，光電耦合器是電流驅動型，需要足夠大的電流才能使發(fā)光二極管導通，如果輸入信號太小，發(fā)光二極管不會導通，其輸出信號將失真。在開關電源，尤其是數字開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。光纖耦合器光耦合器的技術參數主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)。此外，在傳輸數字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數。電流傳輸比是光耦合器的重要參數，通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恒定時，它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。采用一只光敏三極管的光耦合器，CTR的范圍大多為20%～300%（如4N35），而PC817則為80%～160%，達林頓型光耦合器（如4N30）可達100%～5000%。這表明欲獲得同樣的輸出電流，后者只需較小的輸入電流。因此，CTR參數與晶體管的hFE有某種相似之處。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲線。普通光耦合器的CTR-IF特性曲線呈非線性，在IF較小時的非線性失真尤為嚴重，因此它不適合傳輸模擬信號。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號時，其交流電流傳輸比(ΔCTR=ΔIC/ΔIF)很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號，能使輸出與輸入之間呈線性關系。這是其重要特性。使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設計電路時，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國際的有關隔離擊穿電壓的標準；由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國摩托羅拉公司生產的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器，目前在國內應用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現開關特性，其線性度差，適宜傳輸數字信號(高、低電平)，可以用于單片機的輸出隔離；所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數。編輯本段技術參數光耦合器的技術參數主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)。此外，在傳輸數字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數。電流傳輸比是光耦合器的重要參數，通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恒定時，它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設計電路時，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國內和國際的有關隔離擊穿電壓的標準；由英國ISOCOM公司生產的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器，在國內應用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現開關特性,其線性度差，適宜傳輸數字信號(高、低電平)，可以用于單片機的輸出隔離；所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數。編輯本段型號參數PartNumberIFT(mA)maxVTM(V)maxDM(V)mindv/dt(V/us)minIDRM1(nA)maxVISOACRMSMOC30311532501000100MOC30321032501000100MOC3033532501000100MOC30411534001000100MOC30421034001000100MOC3043534001000100MOC3061153600600500MOC3062103600600500MOC306353600600500MOC3081153800600500MOC3082103800600500MOC308353800600500MOC31621036001000100MOC3163536001000100編輯本段產品作用對輸入、輸出電信號起隔離作用，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。輸入的光纖耦合器電信號驅動發(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生光電流，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換，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。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。編輯本段使用原則1、光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%～200%。這是因為當CTR<50%時，光耦中的LED就光纖耦合器需要較大的工作電流(IF>，才能正?？刂茊纹_關電源IC的占空比，這會增大光耦的功耗。若CTR>200%，在啟動電路或者當負載發(fā)生突變時，有可能將單片開關電源誤觸發(fā)，影響正常輸出。2、若用放大器電路去驅動光電耦合器，必須精心設計，保證它能夠補償耦合器的溫度不穩(wěn)定性和漂移。3、推薦采用線性光耦合器，其特點是CTR值能夠在一定范圍內做線性調整。上述使用的光電耦合器時工作在線性方式下，在光電耦合器的輸入端加控制電壓，在輸出端會成比例地產生一個用于進一步控制下一級電路的電壓，是單片機進行閉環(huán)調節(jié)控制，對電源輸出起到穩(wěn)壓的作用。為了徹底阻斷干擾信號進入系統(tǒng)，不僅信號通路要隔離，而且輸入或輸出電路與系統(tǒng)的電源也要隔離，即這些電路分別使用相互獨立的隔離電源。對于共模干擾，采用隔離技術，即利用變壓器或線性光電耦合器，將輸入地與輸出地斷開，使干擾沒有回路而被抑制。在開關電源中，光電耦合器是一個是非常重要的外圍器件，設計者可以充分的利用它的輸入輸出隔離作用對單片機進行抗干擾設計，并對變換器進行閉環(huán)穩(wěn)壓調節(jié)。編輯本段作用由于光耦種類繁多，結構獨特，優(yōu)點突出，因而其應用十分廣泛，主要應用以下場合：光纖耦合器(1)在邏輯電路上的應用光電耦合器可以構成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構成的邏輯電路更可靠。(2)作為固體開關應用在開關電路中，往往要求控制電路和開關之間要有很好的電隔離，對于一般的電子開關來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實現。(3)在觸發(fā)電路上的應用將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負載隔離地問題。(4)在脈沖放大電路中的應用光電耦合器應用于數字電路，可以將脈沖信號進行放大。(5)在線性電路上的應用線性光電耦合器應用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。(6)特殊場合的應用光電耦合器還可應用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點繼電器以及用于A/D電路等多種場合。線性光耦合器的選取原則在設計光耦反饋式開關電源時必須正確選擇線性光耦合器的型號及參數，選取原則如下：①光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%～200%。這是因為當CTR<50%時，光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF>，才能正?？刂茊纹_關電源IC的占空比，這會增大光耦的功耗。若CTR>200%，在啟動電路或者當負載發(fā)生突變時，有可能將單片開關電源誤觸發(fā)，影響正常輸出。②推薦采用線性光耦合器，其特點是CTR值能夠在一定范圍內做線性調整。③由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國摩托羅拉公司生產的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器，目前在國內應用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現開關特性，其線性度差，適宜傳輸數字信號(高、低電平)，因此不推薦用在開關電源中。3線性光耦合器應用舉例多路輸出式電源變換器電路如圖3所示。其輸入電壓為36V到90V的準方波電壓，三路輸出分別為：雙向可控硅光電耦合器UO1=+5V(2A)，UO2=+15V，UO3=－15V?，F將UO1定為主輸出，其電壓調整率SV=±%；UO2和UO3為輔輸出，總電源效率可達75%～80%。電路中采用一片TOP104Y型三端單片開關電源集成電路。主輸出繞組電壓經過VD2、C2、L1和C3整流濾波后，得到+5V電壓。VD2采用MBR735型35V/肖特基二極管。兩個輔輸出繞組及輸出電路完全呈對稱結構。因為±15V輸出電流較小，故整流管VD4和VD5均采用UF4002型100V/1A的超快恢復二極管。由線性光耦CNY17-2和可調式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431C構成光耦反饋式精密開關電源，可以對+5V電壓進行精密調整。反饋繞組電壓通過VD3、C4整流濾波后，得到12V反饋電壓。由P6KE120型瞬態(tài)電壓抑制器和UF4002型超快恢復二極管構成的漏極鉗位保護電路，能吸收由高頻變壓器漏感形成的尖峰電壓，保護芯片內部的功率場效應管MOSFET不受損壞。外部誤差放大器由TL431C組成。當+5V輸出電壓升高時，經R3、R4分壓后得到的取樣電壓，就與TL431C中的帶隙基準電壓進行比較，使其陰極電位降低，LED的工作電流IF增大，再通過線性光耦IC2（CNY17-2）使控制端電流IC增大，TOP104Y的輸出占空比減小，使UO1維持不變，達到穩(wěn)壓目的。+5V穩(wěn)壓值UO1則由TL431C、光耦中的LED正向壓降來設定。R1是LED的限流電阻。誤差放大器的頻率響應由C5、R2和C6來決定。C5的作用有三個：濾除控制端上的尖峰電壓；決定自動重啟動頻率；與R2一起對控制回路進行補償。編輯本段好壞判斷用數字萬用表的二極管測量檔，紅表筆接光耦的“1”腳，黑表筆接光耦的“2”腳（即使光耦的發(fā)光耦合器二極管正向導通）此時萬用表顯示大約是，紅表筆接光耦的“3”腳，黑表筆接光耦的“4”腳，此時萬用表顯示大約是，證明光耦是好的。編輯本段隔離光耦隔離就是采用光耦合器進行隔離，光耦合器的結構相當于把發(fā)光二極管和光敏(三極)管封裝在一起。發(fā)光二極管把輸入的電信號轉換為光信號傳給光敏管轉換為電信號輸出，由于沒有直接的電氣連接，這樣耦合器既耦合傳輸了信號，又有隔離作用。只要光耦合器質量好，電路參數設計合理，一般故障少見。如果系統(tǒng)中出現異常，使輸入、輸出兩側的電位差超過光耦合器所能承受的電壓，就會使之被擊穿損壞?？梢哉J為是一個發(fā)光二極管和一個光電二極管或三極管封裝到一起?？梢詫崿F信號的完全電氣隔離。在信號采集系統(tǒng)中廣泛采用。光耦是通電使發(fā)光二極管發(fā)光，光敏二極管接受光導通的器件。其好處輸入和輸出是隔離的，就象變壓器一樣。6N137和6N138是光耦8腳IC，具體參數搜索一下即可光偶隔離器的缺點是尺寸太大。編輯本段工作特性1、共模抑制比很高在光電耦合器內部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很?。?pF以內）所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。2、輸出特性光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關系，當IF=0時，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當IF>0時，在一定的IF作用下，所對應的IC基本上與VCE無關。IC與IF之間的變化成線性關系，用半導體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。3、光電耦合器可作為線性耦合器使用在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間，不同結構的光電耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。編輯本段實用技巧光耦以光信號為媒介來實現電信號的耦合與傳遞，輸入與輸出在電氣上完全隔離，具有抗干擾性能強的特點。對于既包括弱電控制部分，又包括強電控制部分的工業(yè)應用測控系統(tǒng)，采用光耦隔離可以很好地實現弱電和強電的隔離，達到抗干擾目的。但是，使用光耦隔離需要考慮以下幾個問題：①光耦直接用于隔離傳輸模擬量時，要考慮光耦的非線性問題；②光耦隔離傳輸數字量時，要考慮光耦的響應速度問題；③如果輸出有功率要求的話，還得考慮光耦的功率接口設計問題。1：光電耦合器非線性的克服光電耦合器的輸入端是發(fā)光二極管，因此，它的輸入特性可用發(fā)光二極管的伏安特性來表示；輸出端是光敏三極管，因此光敏三極管的伏安特性就是它的輸出特性。由此可見，光電耦合器存在著非線性工作區(qū)域，直接用來傳輸模擬量時精度較差。解決方法之一，利用2個具有相同非線性傳輸特性的光電耦合器，T1和T2，以及2個射極跟隨器A1和A2組成。如果T1和T2是同型號同批次的光電耦合器，可以認為他們的非線性傳輸特性是完全一致的，即K1(I1)=K2(I1)，則放大器的電壓增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可見，利用T1和T2電流傳輸特性的對稱性，利用反饋原理，可以很好的補償他們原來的非線性。另一種模擬量傳輸的解決方法，就是采用VFC(電壓頻率轉換)方式。現場變送器輸出模擬量信號(假設電壓信號)，電壓頻率轉換器將變送器送來的電壓信號轉換成脈沖序列，通過光耦隔離后送出。在主機側，通過一個頻率電壓轉換電路將脈沖序列還原成模擬信號。此時，相當于光耦隔離的是數字量，可以消除光耦非線性的影響。這是一種有效、簡單易行的模擬量傳輸方式。當然，也可以選擇線性光耦進行設計，如精密線性光耦TIL300，高速線性光耦6N135/6N136。線性光耦一般價格比普通光耦高，但是使用方便，設計簡單；隨著器件價格的下降，使用線性光耦將是趨勢。2：提高光電耦合器的傳輸速度當采用光耦隔離數字信號進行控制系統(tǒng)設計時，光電耦合器的傳輸特性，即傳輸速度，往往成為系統(tǒng)最大數據傳輸速率的決定因素。在許多總線式結構的工業(yè)測控系統(tǒng)中，為了防止各模塊之間的相互干擾，同時不降低通訊波特率，我們不得不采用高速光耦來實現模塊之間的相互隔離。常用的高速光耦有6N135/6N136，6N137/6N138。但是，高速光耦價格比較高，導致設計成本提高。這里介紹兩種方法來提光耦高普通光耦的開關速度。由于光耦自身存在的分布電容，對傳輸速度造成影響，光敏三極管內部存在著分布電容Cbe和Cce。由于光耦的電流傳輸比較低，其集電極負載電阻不能太小，否則輸出電壓的擺幅就受到了限制。但是，負載電阻又不宜過大，負載電阻RL越大，由于分布電容的存在，光電耦合器的頻率特性就越差，傳輸延時也越長。用2只光電耦合器T1，T2接成互補推挽式電路，可以提高光耦的開關速度。當脈沖上升為“1”電平時，T1截止，T2導通。相反，當脈沖為“0”電平時，T1導通，T2截止。這種互補推挽式電路的頻率特性大大優(yōu)于單個光電耦合器的頻率特性。此外，在光敏三極管的光敏基極上增加正反饋電路，這樣可以大大提高光電耦合器的開關速度。通過增加一個晶體管，四個電阻和一個電容，實驗證明，這個電路可以將光耦的最大數據傳輸速率提高10倍左右。3：光耦的功率接口設計微機測控系統(tǒng)中，經常要用到功率接口電路，以便于驅動各種類型的負載，如直流伺服電機、步進電機、各種電磁閥等。這種接口電路一般具有帶負載能力強、輸出電流大、工作電壓高的特點。工程實踐表明，提高功率接口的抗干擾能力，是保證工業(yè)自動化裝置正常運行的關鍵。就抗干擾設計而言，很多場合下，既能采用光電耦合器隔離驅動，也能采用繼電器隔離驅動。一般情況下，對于那些響應速度要求不很高的啟停操作，我們采用繼電器隔離來設計功率接口；對于響應時間要求很快的控制系統(tǒng)，采用光電耦合器進行功率接口電路設計。這是因為繼電器的響應延遲時間需幾十ms，而光電耦合器的延遲時間通常都在10us之內，同時采用新型、集成度高、使用方便的光電耦合器進行功率驅動接口電路設計，可以達到簡化電路設計，降低散熱的目的。對于交流負載，可以采用光電可控硅驅動器進行隔離驅動設計，例如TLP541G，4N39。光電可控硅驅動器，特點是耐壓高，驅動電流不大，當交流負載電流較小時，可以直接用它來驅動。當負載電流較大時，可以外接功率雙向可控硅。其中，R1為限流電阻，用于限制光電可控硅的電流；R2為耦合電阻，其上的分壓用于觸發(fā)功率雙向可控硅。當需要對輸出功率進行控制時，可以采用光電雙向可控硅驅動器，例如MOC3010。編輯本段產品檢測1、用萬用表判斷好壞，斷開輸入端電源，用R×1k檔測1、2腳電阻，正向電阻為幾百歐，反向電阻幾十千光耦歐，3、4腳間電阻應為無限大。1、2腳與3、4腳間任意一組，阻值為無限大，輸入端接通電源后，3、4腳的電阻很小。調節(jié)RP，3、4間腳電阻發(fā)生變化，說明該器件是好的。注：不能用R×10k檔，否則導致發(fā)射管擊穿。2、簡易測試電路，當接通電源后，LED不發(fā)光，按下SB，LED會發(fā)光，調節(jié)RP、LED的發(fā)光強度會發(fā)生變化，說明被測光電耦合器是好的。編輯本段應用場合由于光耦種類繁多，結構獨特，優(yōu)點突出，因而其應用十分廣泛，主要應用以下場合：(1)在邏輯電路上的應用光電耦合器可以構成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構成的邏輯電路更可靠。(2)作為固體開關應用在開關電路中，往往要求控制電路和開關之間要有很好的電隔離，對于一般的電子開關來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實現。(3)在觸發(fā)電路上的應用將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負載隔離地問題。(4)在脈沖放大電路中的應用光電耦合器應用于數字電路，可以將脈沖信號進行放大。(5)在線性電路上的應用線性光電耦合器應用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。(6)特殊場合的應用光電耦合器還可應用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點繼電器以及用于A/D電路等多種場合。編輯本段發(fā)展現狀日本光電耦合器的市場雖不太大，但卻以40%的年增長率增大，其主要原因是每一個程序控制器里都要用到20～30個甚至更多的光電耦合器。現在，光電耦合器已顯示出一種超大容量和高速度方向發(fā)展的明顯趨勢。美、日兩國生產的光電耦合器以紅外發(fā)光二極管和光敏器件管組成的器件為主，該類器件大約占整個美、日兩國生產的全部光電耦合器的60%左右。因為這種類型的器件不僅電流傳輸效率高（一般為7～30%），而且響應速度比較快（2～5μs），因而能夠滿足大多數應用場合要求。日本橫河電機公司用GaAsP紅外發(fā)光二極管作輸入端，PIN光電二極管作接收端制成的三種高速光電耦合器的絕緣電壓都在3000伏以上，其中5082—43610型超高速數字光電耦合器和5082—4361型高共模抑制型光電耦合器的響應速度均可達到10Mb/s，它們的電流傳輸效率高達60%以上。美國莫托羅拉公司生產的4N25、4N26、4N27型光電耦合器屬于三極管輸出型光電耦合器[2]，這種光電耦合器具有很高的輸入、輸出絕緣性能，其頻率響應可達300kHz，而開關時間只有幾微秒。在日本電氣公司（NEC）生產的高速光電耦合器中，PS2101型光電耦合器是一種通用的四腳扁平組件，它采用砷鋁鎵紅外發(fā)光二極管和硅光電晶體管組合而成，并將其封裝4××2立方毫米的體積之內，其響應速度為10μs。而PS2041和PS2042型光電耦合器則是將砷鋁鎵發(fā)光二極管和光電晶體管集成在同一襯底上的六腳封裝組件，它們的大小為××立方毫米，響應時間為μs。中國國內有關單位投入大量人力物力也研究和開發(fā)了各種光電耦合器件。如上海半導體器件八廠、上海無線電十七廠等。而重慶光電技術研究所為了適應市場需要研制出了一種由高速響應發(fā)光器件和邏輯輸出型光接收放大器組成的厚膜集成雙路高速高增益電耦合器。這種光電耦合器的輸入端由兩只GaAIAs側面發(fā)光管組成，其輸出端由兩只Si—PIN光電探測器以及兩個高速高增益線性放大電路組成。除此之外，重慶光電技術研究所還研制出了高速高壓光電耦合器、GG2150I型射頻信號光電耦合器、GG2060I型高壓脈沖測量光電耦合器、GH1204U型高壓光傳輸光電耦合器以及GH1201Y型和GOHQ-I型光電耦合器等。編輯本段典型應用用作固體繼電器采用光電耦合器作固體繼