光电耦合器

光电耦合器
光电耦合器亦称光耦合器（Optical Coupler）。

它是以光为媒介，用来传输电信号的器件，内部包括发光器和受光器两部分。

通常是把发光器（可见光LED或红外线LED）与受光器（光电半导体管）封装在同一管壳内。

当输入端加上电信号时，发光器发出光线，受光器接受照之后就产生光电流，从输出端引出，从而实现了“光-电-光”的转换。

下面分别介绍光电耦合器的工作原理及检测方法。

1.工作原理
光电耦合器有管式、双列直插式和光导纤维式等封培育形式。

图1是内部结构示意图。

光电耦合器的种类达数十种，主要有通用型（又分无基极引线和基极引线两种）、达林顿型、施密特型、高速型、光集成电路、光纤维、光敏晶闸管型（又分单向晶闸管、双向晶闸管）、光敏场效应管型。

此外还有双通道式（内部有两套对管）、高增益型、交-直流输入型等等。

表1和表2分别列出光电耦合器的分类及典型产品主要参数。

国外生产厂家有英国ISOCOM公司等，国内厂家的苏州半导体总厂等。

光电耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长。

光电耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、脉冲放大电路、数字仪表、微型计算机中。

利用它还可构成固态继电器（SSR）等。

光电耦合器的参数较多。

最重要的参数是电流放大系数传输比CTR （Curremt-Trrasfer Ratio）。

当接收管的电流放大系数h FE为常数时，它等于输出电流I C之比，通常用百分数来表示。

有公式
CTR=I C/ I F×100%
采用一只接收管的光电耦合器，CTR为20%～30%；达林顿型可达100%～500%。

这表明，欲获得同样的输出电流，达林顿型只需要较小的输入电流。

图3绘出了典型产品的CTR-I F特性。

2.利用万用表检测光电耦合器的方法
鉴于光电耦合器中的发射管与接收管是互相独立的因此可以单独检测这两
部分。

整个测量分三步进行：
第一步：利用R×100（或R×1k）测量发射管的正、反向电阻，检查单向导电。

第二步：分别测量接收管的集电结与发射结的正、反向电阻，均应单向导电。

然后测量穿透电流I CEO，应等于零。

第三步：用R×10k档检查初级（发射管）与次级（接收管）的绝缘电阻，应为无
穷大。

有条件者最好选兆欧表实际测量一下绝缘电压及绝缘电阻值。

兆欧表的额定电压只能接近、但不得超过被测光电耦合器所规定的V DC值（参见表2）。

举例说明，GO110型光电耦合器的V DC=1000V，可选ZC25-4型兆欧表，其额定电压恰好为1000V，符合规定的测试条件。

4N35型的V DC=3550V，宜选用ZC11-5型兆欧表，该表额定电压为2500V。

测绝缘电压时，连续摇兆欧表的时间不要超过一分钟。

实例：测量一只4N35型光电耦合器，它属于通用型光电耦合器，采用双列直插式封装，共有6个引出端。

其中，靠近黑圆点的管脚为第1脚，第3脚是空脚（NC）。

（1）检查发射管
选择500型万用表的R×100及R×1k档，按照图3的电路首先测量发射管正向电阻，然后交换表笔再测反向电阻。

（2）检查接收管
将黑表笔固定接B极，红表笔依次接C极和E极，测量的电阻值都很小。

交换表笔位置后，电阻均为无穷大。

另外测得C-E间电阻呈无穷大，证明穿透电流I CEO=0。

（3）检查绝缘电阻及绝缘电压
首先用R×10k档测量脚1与脚6之间、脚2和脚6之间的绝缘电阻，都是无穷大。

然后用ZC11-5型兆欧表提供2500V的测试电压V DC，绝缘电阻大于10000MΩ（即1010Ω）。

最后把测量数据汇总成表3。