光耦选型最全指南及各种参数说明

光耦选型手册

光耦简介：

光耦合器（opticalcoupler ，英文缩写为 0C亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED与受光

器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受

光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电一光一电”转换。

光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光

二极管（LED，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电一光一电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。

光耦的分类：

（1）光电耦合器分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。

非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于开关信号的传输，不适合

于传输模拟量。常用的4N系列光耦属于非线性光耦。

线性光耦的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔

离控制。常用的线性光耦是PC817A—C系列。

（2）常用的分类还有：

按速度分，可分为低速光电耦合器（光敏三极管、光电池等输出型）和高速光电耦合器（光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型）。

按通道分，可分为单通道，双通道和多通道光电耦合器。

按隔离特性分，可分为普通隔离光电耦合器（一般光学胶灌封低于5000V,空封低于2000V）和高压隔离光电耦合器（可分为10kV, 20kV, 30kV等）。

按输出形式分，可分为：

a、光敏器件输出型，其中包括光敏二极管输出型，光敏三极管输出型，光电池输出型，光可控硅输出型等。

b、NPN^极管输出型，其中包括交流输入型，直流输入型，互补输出型等。

c、达林顿三极管输出型，其中包括交流输入型，直流输入型。

d、逻辑门电路输出型，其中包括门电路输出型，施密特触发输出型，三态门电路输出型等。

e、低导通输出型（输出低电平毫伏数量级）。

f 、光开关输出型（导通电阻小于10Q

g、功率输出型（IGBT/MOSFET等输出）。

光耦的结构特点：

(1)

光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为

105

106Q 。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电 压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光， 从而被抑制

掉了。

(2) 光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电 容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另 一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。

(3) 光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号 线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的 高压。

(4) 光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有 10卩s 左右，适于对回应速度要 求

很高的场合。 光耦的相关参数： 一、输入特性：

光耦合器的输入特性实际也就是其内部发光二极管的特性。常见的参数有： (1) .正向工作电压 Vf ( Forward Voltage )

Vf 是指在给定的工作电流下， LED 本身的压降。常见的小功率LED 通常以lf=20mA 来测试正 向工作电压，当然不同的

LED,测试条件和测试结果也会不一样。

(2 )反向电压 Vr (Reverse Voltage )

是指LED 所能承受的最大反向电压，超过此反向电压，可能会损坏 LED 在使用交流脉冲驱

动LED 时，要特别注意不要超过反向电压。 (3) 反向电流 Ir (Reverse Current ) 通常指在最大反向电压情况下，流过

LED 的反向电流。

(4) 允许功耗 Pd (Maximum Power Dissipation ) LED 所能承受的最大功耗值。超过此功耗，可能会损坏 LEDb

(5 )中心波长 入 p (Peak Wave Length )

是指LED 所发出光的中心波长值。波长直接决定光的颜色，对于双色或多色 LED,会有几个

不同的中心波长值。

(6)正向工作电流 If ( Forward Current ) If 是指LED 正常发光时所流过的正向电流值。 不同的LED,其允许流过的最大电流也会不一

样。

采用高效率的LED 和高增益的接收放大电路可以降低驱动电流的需求。较小的 If 可以降低

系统功耗，并降低LED 的衰减，提高系统长期可靠性。如下图AVAGOt 耦系列所示，HCPL-4701 系列

可做到40uA 的导通电流，大大降低系统功耗。

GN135熄系列 mA 6N137 条列 S mA HCPU4503 mA HCPL-261A HCPL4504 12 mA HCPU4506 為列 10 mA

(7)正向脉冲工作电流 Ifp (Peak Forward Curre nt )

Ifp 是指流过LED 的正向脉冲电流值。为保证寿命，通常会采用脉冲形式来驱动 LED,通常

LED 规格书中给中的Ifp 是以0.1ms 脉冲宽度，占空比为1/10的脉冲电流来计算的。

肅列 1.6mA

0.5 mA

HCPL-47Q1 象列 4G )iA

二、输出特性：

光耦合器的输出特性实际也就是其内部光敏三极管的特性，与普通的三极管类似。常见的参数有：

(1)集电极电流lc (Collector Current )

光敏三极管集电极所流过的电流，通常表示其最大值。

(2)集电极-发射极电压Vceo( C-E Voltage)

集电极-发射极所能承受的电压。

(3)发射极-集电极电压Veco( E-C Voltage)

发射极-集电极所能承受的电压

(4)反向截止电流Iceo

发光二极管开路，集电极至发射极间的电压为规定值时，流过集电极的电流为反向截止

电流。

(5)C-E 饱和电压Vce(sat) ( C-E Saturation Voltage )

发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，并保持IC/IF < CTRmi门时(CTRmin 在被测管技术条件中规定)集电极与发射极之间的电压降。

三、传输特性：

(1)电流传输比CTR( Curre nt Tran sfer Radio )

输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比

CTR

(2)上升时间Tr ( Rise Time ) & 下降时间Tf ( Fall Time )

光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波，输出端管则输出相应的脉

冲波，从输出脉冲前沿幅度的10%到90%所需时间为脉冲上升时间tr。从输出脉

冲后沿幅度的90%到10%所需时间为脉冲下降时间tf。

(3)传输延迟时间tPHL,tPLH :

从输入脉冲前沿幅度的50%到输出脉冲电平下降到 1.5V时所需时间为传输延迟时间tPHL。从输

入脉冲后沿幅度的50%到输出脉冲电平上升到 1.5V时所需时间为传输延迟时间tPLH。

四、隔离特性：

(1 )入出间隔离电压Vio (Isolation Voltage )

光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。

(2 )入出间隔离电容Cio (Isolation Capacitanee ):

光耦合器件输入端和输出端之间的电容值

(3 )入出间隔离电阻Rio : (Isolation Resista nee )

半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。

(4)共模抑制比CMTR