“光发射器 - 光接收器”这一对长期以来一直用于电子和电气工程。接收器和发射器位于同一外壳中并且它们之间存在光链路的电子元件称为光耦合器或光耦合器。
光耦装置
光耦合器由光发射器（发射器）、光通道和光信号接收器组成。光电发射器将电信号转换为光信号。在大多数情况下，发射器是 LED（早期型号使用白炽灯或霓虹灯灯泡）。 LED 的使用是无原则的，但它们更耐用、更可靠。
光信号通过光通道传输到接收器。通道关闭 - 当发射器发出的光没有超出光耦合器的主体时。然后接收器产生的信号与发射器输入的信号同步。这种通道是空气或填充有特殊的光学化合物。还有“长”光耦合器，其中的通道是 光纤.
如果光耦合器的设计方式使得产生的辐射在到达接收器之前离开外壳，则这种通道称为开放通道。有了它，您可以记录光束路径中出现的障碍物。
光电探测器将光信号逆变换成电信号。最常用的接收器有：
- 光电二极管。通常用于数字通信线路。他们的血统很小。
- 光敏电阻。它们的特点是接收器的双向导电性。通过电阻器的电流可以朝任一方向流动。
- 光电晶体管。这种器件的一个特点是能够通过光发射器和输出电路来控制晶体管电流。用于线性和数字模式。一种单独类型的光耦合器 - 具有平行相对的场效应晶体管。这样的设备被称为 固态继电器.
- 光晶闸管。这种光耦合器的特点是输出电路的功率增加及其开关速度；这种器件方便地用于控制电力电子器件的元件。这些设备也被归类为固态继电器。
光耦合器微电路已变得普遍——光耦合器组件与捆扎在一个封装中。这种光耦合器用作开关设备和其他用途。
的优点和缺点
光学仪器的第一个优点是没有机械部件。这意味着在操作过程中不会像机电继电器那样接触摩擦、磨损和火花。与其他用于信号电流隔离的设备（变压器等）不同，光耦合器可以在非常低的频率下工作，包括直流电。
此外，光隔离的优点是输入和输出之间的电容和电感耦合非常低。因此，减少了脉冲和高频干扰的传输概率。输入和输出之间没有机械和电气连接为创建非接触式控制和开关电路提供了各种技术解决方案的可能性。
尽管实际设计在输入和输出的电压和电流方面存在限制，但理论上不存在增加这些特性的根本障碍。这允许您为几乎任何任务创建光耦合器。
光耦合器的缺点包括单向信号传输——不可能将光信号从光电探测器传回发射器。这使得难以根据接收电路对发送器信号的响应来组织反馈。
接收部分的反应不仅可以通过改变发射器的辐射来影响，还可以通过影响通道的状态（第三方物体的出现，改变通道介质的光学特性等）来影响。这种冲击也可以是非电的。这扩大了使用光耦合器的可能性。并且对外部电磁场不敏感，可以创建具有高抗噪性的数据传输通道。
光耦合器的主要缺点是与双信号转换期间的信号损耗相关的低能效。还有一个缺点是高固有噪声水平。这会降低光耦合器的灵敏度，并限制其需要处理弱信号的应用范围。
使用光耦合器时，还必须考虑温度对其参数的影响——这一点很重要。此外，光耦合器的缺点包括在操作期间元件的显着退化以及与在一个封装中使用各种半导体材料相关的生产技术的某种缺乏。
光耦合器的特性
光耦参数分为两类：
- 表征传输信号的设备的特性；
- 表征输入和输出之间的解耦。
第一类是电流传递系数。它取决于 LED 的发射率、接收器的灵敏度和光通道的特性。该系数等于输出电流与输入电流的比值，对于大多数类型的光耦合器来说是 0.005 ... 0.2。对于晶体管元件，传递系数可以达到1。
如果我们将光耦合器视为四极，则其输入特性完全由光发射器 (LED) 的 CVC 决定，而输出则由接收器的特性决定。直通特性通常是非线性的，但某些类型的光耦合器具有线性部分。所以，二极管光耦的一部分CVC具有良好的线性度，但这部分不是很大。
电阻元件还通过暗电阻（输入电流为零）与光电阻的比率来评估。对于晶闸管光耦来说，一个重要的特性是开路状态下的最小保持电流。光耦合器的重要参数还包括最高工作频率。
电流隔离质量的特点是：
- 施加到输入和输出的最大电压；
- 输入和输出之间的最大电压；
- 输入和输出之间的绝缘电阻；
- 通行能力。
最后一个参数表征电高频信号通过电极之间的电容绕过光通道从输入泄漏到输出的能力。
有一些参数可以让您确定输入电路的能力：
- 可以施加到输入端子的最高电压；
- LED能承受的最大电流；
- 额定电流下 LED 两端的电压降；
- 反向输入电压 - LED 可以承受的反向极性电压。
对于输出电路，这些特性将是最大允许输出电流和电压，以及零输入电流时的漏电流。
光耦适用范围
由于某种原因（电气安全等），在信号源和接收端之间需要去耦的情况下，使用具有封闭通道的光耦合器。例如，在反馈循环中 开关电源 - 信号取自 PSU 输出，馈送到辐射元件，其亮度取决于电压电平。取决于输出电压的信号从接收器获取并馈送到 PWM 控制器。
带有两个光耦合器的计算机电源电路片段如图所示。顶部光耦合器 IC2 产生一个稳定电压的反馈。底部 IC3 在分立模式下工作，并在存在待机电压时为 PWM 芯片供电。
一些标准电气接口也要求源和接收器之间的电流隔离。
带有开放通道的设备用于创建传感器，用于检测任何物体（打印机中是否存在纸张）、限位开关、计数器（传送带上的物体、鼠标操纵器中的齿轮齿数）等。
固态继电器用于与传统继电器相同的位置 - 用于切换信号。但是它们的传播受到开放状态下通道的高电阻的阻碍。它们还用作功率固态电子元件（强大的场效应或 IGBT 晶体管）的驱动器。
光耦合器是在半个多世纪前开发出来的，但在 LED 变得负担得起且价格低廉之后，它才开始广泛使用。现在所有新型号的光耦合器都在开发中（大部分是基于它们的微电路），而且它们的范围只是在扩大。
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