常见的光电耦合电路及其应用分析

常见的光电耦合电路及其应用分析

光电耦合电路是设计中常用的将信号进行隔离和转换并再次利用的一种应用，它主要是将输入的电信号通过介质转换成光信号，再根据介质和电路的特性转换成电信号输出，实现“电-光-电”之间的转换。同时将由于电路之间由于电容/电感等元器件或电磁感应等造成的干扰基本上排除。可见光电耦合电路在各位的设计应用中发挥着重要的作用。

光电耦合器是将光电耦合电路进行了集成和封装后得到的ic产品，它把红外光发射器件和红外光接受器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。最常用的发光器件就是LED发光二极管了，当输入电信号加到输入端会导致LED发光，光接受器件接受LED的发光的光信号后将其转换成电信号并输出。

光电耦合电路结构独特，可有效抑噪声消除干扰、开关速度快、体积小、可替代变压器隔离等，并可以组成和应用到开光电路、逻辑电路、隔离耦合电路、高压稳压电路、继电器替代电路等，故小编整理和总结了几种常见的光电耦合电路图，并对他们的应用需要和范围进行分析，希望能给大家的学习、掌握和应用这种电路有一定的指导作用。

(1)组成的多谐振荡器电路图

工作流程为接通电源后：

A、电容C两端电压不能突变，电阻R数值大于Rl，电源电压Ec主要加在R上，F点电位很低，LED处于截止状态;

B、电容充电电压增加导致F点电位逐渐增高，到达一定程度使LED导通发光，光敏三极管导通饱和，输出电压发生跃变使之接近电源电压;（即U0约=Ec）

C、电容上存留电荷通过三极管、LED通路快速放电，并对其反向充电到达一定程度后导致LED截止及三极管截止？？？;

D、电容再次通过电阻R和RL放电进行反向充电，LED发光光敏三极管再次饱和，如此循环形成振荡。

作用：多谐振荡器也叫自激多谐振荡器，它的作用是产生交流信号。将直流电变为交流

电。通过上述电路，可以更好的取出干扰。特别是直流和交流电信号转化的时候，电磁干扰是一个不容忽视的干扰，这样可以更好的将信号进行转化和利用。

(2)组成开关电路图

工作流程以左图为例：

A、输入信号ui低电平，晶体管V1处于截止状态，光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零，输出端Q11、Q12间的电阻很大，相当于开关“断开”;

B、ui高电平，v1导通，B1中发光二极管发光，Q11、Q12间的电阻变小，相当于开关“接通”.

C、该电路因Ui为低电平时，开关不通，故为高电平导通状态.图2输入无信号或为低电平时，开关导通，故为低电平导通状态.

作用：开关电路是进行开和关状态的跳转，现在很多开关电路都已经实现通过自身的特性就可以进行开和关智能操作。而上述的电路，通过光信号来判断状态的关闭，由于光信号的敏感性和准确性，可以使整个电路更加灵敏，反应时间更短。

(3)组成逻辑电路图

工作流程以与门逻辑为例：

A、与门逻辑表达式为P=A*B;

B、两只光敏管串联，只有当输入逻辑电平A=1、B=1时，输出P=1;

C、还可以组成或门、与非门、或非门等逻辑电路。

作用：逻辑电路是数字电路中常用的基本电路之一。通过光来进行信号的转换，可以让整个系统运行起来更加快速并且信号的传递不容易受到干扰和影响，从而让在实际应用中可以更好的得到理想的结果。

(4) 组成隔离耦合电路

工作原理以交流耦合放大电路为例：

适当选取发光回路限流电阻Rl，使B4的电流传输比为一常数，即可保证该电路的线性放大作用。交流耦合由于是交流电，电磁感性是不容忽视的，本身交流电由于本身就不是恒定稳定的，因而要很好的控制和反应它，就需要灵敏的器件，LED就是很好的一个选择。通过上述的组合，可以让整个系统的输出更加理想。

(5)组成双稳态输出电路

工作原理：

(a)光电耦合器控制的双稳态输出开关电路，光电耦合开关接在两管的发射极回路上，能有效地解决输出与负载间的隔离问题。

(b)光电耦合开关的施密特电路。当输入电压U1为低电平时，光电三极管C、e间呈高电阻，BG1导通，BG2截止，则输出电压U0为低电平;当输入电压U1大于鉴幅值时，光电三极管c、e间呈低电阻，则BG1截止，BG2导通，输出的电压U0为高电平。调节电阻R3，即改变鉴幅电平。

但是在实际的应用中，我们在设计光耦光电隔离电路时，也必须正确选择光耦合器的型号及参数。在通常情况下，单芯片集成多路光耦的器件速度下相比之下比较慢，大多都是单路的速度快，而且在制作工艺上大量的隔离器件需要占用很大布板面积导致设计的成本大大增加。在设计中需要在性能参数可以满足的条件上，应该看看是否电路板尺寸、传输速度、设计成本等因素也符合要求。

光电耦合电路品种和类型非常多，在光电子DATA手册中，其型号超过上千种，一般都是按照光路径、输出形式、封装形式、传输信号、输出速度、通道数量、隔离特性、工作电压等来划分，在选择的时候根据实际的要求来查看手册就可以找到合适的产品用来设计和应用。

本文主要对常见的光电耦合电路及其应用分析，以组成多谐振荡器、组成开关、组成逻辑、隔离耦合、双稳态输出等电路作为例子深入的分析，常见光电耦合电路有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等，它们都是利用光电效应进行转化和利用，实现电一光一电的转换，从而实现更多的功能，各种都有自身的特点和优势。