光耦合器的特性与选用

光耦合器（Optical Coupler，OC）也叫光隔离器（Optical Isolation，OI），简称为光耦。它是一种以红外光进行信号传递的器件，由两部分组成：一是发光体，实际上是一只发光二极管，受输入电流的控制，发出不同强度的红外光；另一部分是受光器，受光器接收光照以后，产生光电流，并从输出端输出。它的光-电反应也是随着光的强弱改变而变化的。这就实现了“电—光—电”功能转换，也就是隔离信号传递。光耦合器的主要优点是单向信号传输，输入端和输出端完全实现了隔离，不受其他任何电气干扰和电磁干扰，具有很强的抗干扰能力。因为它是一种发光体，而且用低电平的电源供电，所以它的使用寿命长，传输效率高，而且体积小，可广泛用于级间耦合、信号传输、电气隔离、电路开关以及电平转换等。在仪器仪表、通信设备及各种电路接口中都应用到了光耦合器。在开关电源电路中，利用光耦合器构成反馈回路，通过光耦合器来调整、控制输出电压，达到稳定输出电压的目的；通过光耦合器进行脉冲转换。

1.光耦合器的分类

光耦合器有多种，根据不同的用途，可选用不同类型的光耦合器。光耦合器有双排直插式、管式、光导纤维式等多种封装，其型号有无基极引线通用型、有基极引线通用型、达林顿型、光电集成电路型、光控晶闸管型等，如图1-29所示。

图1-29 光耦合器的类型及内部结构

2.光耦合器的主要参数

光耦合器的主要参数有电流传输比CTR（＞100%）、绝缘电压V_DC（＞1550V）、最大正向电流I_FM（＞60mA）、反向击穿电压V_（BR）CEO（＞30V）、饱和压降V_CES（＜0.3V）、暗电流I_R（=50μA）。在这些参数里，前两个参数比较重要，设计电路时也要考虑I_FM和V_CES。

3.光耦合器的检测

根据光耦合器的结构和内部电路，可用万用表的R×1k挡测量发光二极管的正、反向电阻，其中正向电阻为2kΩ左右，反向电阻为无穷大；接收晶体管CE极的电阻为无穷大。绝缘电阻可用2500V的ZC11-5型绝缘电阻表进行测量，若测得的绝缘电阻大于10¹⁰Ω，证明质量很好。

NEC-2501的引脚排列如图1-30所示。靠近黑圆点的为第一脚，它是发光二极管的正极，然后按反时针数各个脚位。电流传输比CTR是光耦合器的重要参数，在接收管的输出保持不变时，它的输出电流I_o与输入电流I_i之比就是传输比，CTR=I_o/I_i×100%。如PC817的传输比为80%～160%，4N30为100%～5000%。可见，4N30只需要较小的输入电流，就可以变换输出为较大的电流，具有放大作用，因此选择合适的电压或电流传输信号而且呈线性关系是很重要的。(www.xing528.com)

图1-30 NEC-2501光耦合器

4.选取原则

制作开关电源时，应正确选用光耦合器的型号及参数，选取的原则是：

1）电流传输比CTR的允许选取范围是80%～250%。当CTR为80%时，光耦合器中的发光二极管需要较大的工作电流（＞5.0mA）才能控制电路的占空比。这样做的结果是增加了光耦合器的功耗。当CTR＞250%时，若启动电流或输出负载发生突变，有可能发生误触发，即误关断，影响正常工作。

2）要采用线性良好的光耦合器。因为光耦合器具有良好的线性时，电源控制调整十分有序，输出稳定可靠。常用线性光耦合器的型号及主要参数见表1-5。

表1-5 线性光耦合器的型号及主要参数