光耦合器的实际应用（光耦合器的工作原理）

需要保护敏感的低压组件并隔离 PCB 上的电路？光耦合器可以完成这项工作。要有光！该设备允许您在两个隔离电路之间传输电信号，该电路由两个部分组成：发射红外光的LED和检测 LED 光的光敏设备。这两个部件都包含在一个带有一对用于连接的引脚的传统黑匣子中。乍一看，很容易将光耦合器与集成电路 (IC)混为一谈。

这个双向可控硅光耦合器看起来像一个 IC。（图片来源）

首先向光耦合器施加电流，使红外 LED 发出与电流成正比的光。当光线照射到感光器件上时，它会打开并开始像任何普通晶体管一样传导电流。

光耦合器的工作原理。（图片来源）

默认情况下，感光设备通常处于未连接状态，以提供对红外光的最高灵敏度。它还可以通过外部电阻器接地，以更好地控制开关灵敏度。

光耦合器有效地隔离了输出和输入电路。（图片来源）

该设备基本上像开关一样工作，连接 PCB 上的两个隔离电路。当电流停止流过 LED 时，光敏器件也停止导通并关闭。所有这些切换都是通过玻璃、塑料或空气的空隙发生的，LED 或光敏设备之间没有电气部件。一切都与光有关。

如果您正在设计一种容易受到电压浪涌、雷击、电源尖峰等影响的电子设备，那么您将需要一种保护低压设备的方法。如果使用得当，光耦合器可以有效地：

• 消除信号中的电噪声
• 将低压设备与高压电路隔离
• 允许您使用较小的数字信号来控制较大的交流电压

光耦合器有四种配置。每种配置与不同的光敏设备共享相同的红外 LED。这些包括：

通常用于直流电路的光电晶体管和光电达林顿，以及用于控制交流电路的光电可控硅和光电可控硅。

四种类型的光耦合器。（图片来源）

如果您喜欢冒险，您甚至可以制作带有一些备件的自制光电耦合器。只需将 LED 和光电晶体管组合在反射塑料管内即可。

一个只有三个简单部件的自制光耦合器。（图片来源）

光耦合器既可以单独用作开关设备，也可以与其他电子设备一起使用，以在低压和高压电路之间提供隔离。您通常会发现这些设备用于：

• 微处理器输入/输出切换
• 直流和交流电源控制
• 通讯设备保护
• 电源调节

在这些应用程序中，您会遇到各种配置。一些例子包括：

此配置将检测直流信号，还允许您控制交流供电设备。MOC3020非常适合控制电源连接或向另一个带有限流电阻的光电三端双向可控硅开关提供栅极脉冲。

（图片来源）

此配置将允许您控制交流供电负载，例如电机和灯。它还能够通过过零检测在交流周期的两半中进行。这允许负载在切换电感负载时接收全功率，而不会出现任何主要的电流尖峰。

（图片来源）

在将光耦合器添加到您的 PCB 布局之前，请考虑以下三个准则：

• 保持光耦合器接地连接分开

标准光耦合器包括两个接地引脚，一个用于 LED，另一个用于光敏器件。将这两个接地连接在一起将使您的敏感电路对来自外部接地的任何噪声开放。为避免这种情况，请始终创建两个连接点，一个用于外部接地引脚，另一个用于输入接地线。

• 选择合适的限流电阻值

选择以光耦合器最小值工作的限流电阻器会产生不稳定的行为。也可以选择提供太多电流的电阻器，这会使 LED 爆裂。选择电阻值时，请务必从光耦合器数据表中的电流传输比图表中找到最小正向电流值。Vishay 在此处提供了有关如何阅读光耦合器数据表的出色指南。

• 知道你需要什么样的光耦

并非每个光耦合器都是平等的，您需要为您的应用选择正确的类型。例如，如果您需要控制交流负载，则使用光双向可控硅。Opto-Darlington 仅适用于小输入电流。如果您只需要标准输入隔离，那么通用PC817 光电耦合器就可以完成工作。