光电耦合器伏安特性数学模型
光电耦合器介绍
光电耦合器介绍光电耦合器介绍光耦是做什么用的呢？光耦全称是光耦合器，英文名字是：optical coupler，英文缩写为OC，亦称光电隔离器，简称光耦。
光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离，光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏(三极)管封装在一起。
发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏管转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了信号，又有隔离干扰的作用。
只要光耦合器质量好，电路参数设计合理，一般故障少见。
如果系统中出现异常，使输入、输出两侧的电位差超过光耦合器所能承受的电压，就会使之被击穿损坏。
光耦的参数都有哪些？是什么含义？1、CTR：电流传输比2、Isolation V oltage：隔离电压3、Collector-Emitter V oltage：集电极－发射极电压CTR：发光管的电流和光敏三极管的电流比的最小值隔离电压：发光管和光敏三极管的隔离电压的最小值集电极－发射极电压：集电极－发射极之间的耐压值的最小值光耦什么时候导通？什么时候截至？-------------------------------------关于TLP521-1的光耦的导通的试验报告要求：3.5v～24v 认为是高电平，0v～1.5v认为是低电平思路：1、0v～1.5v认为是低电平，利用串接一个二极管1N4001的压降0.7V+光耦的LED的压降，吃掉1.4V左右；2、24V是最高电压，不能在最高电压的时候，光耦通过的电流太大；所以选用2K的电阻；光耦工作在大概10mA的电流，可以保证稳定可靠工作n年以上；3、3.5V以上是高电平，为了尽快进入光敏三极管的饱和区，要把光耦的光敏三极管的上拉电阻加大；因此选用10K；同时要考虑到ctr最小为50％；电路：1、发光管端：实验室电源（0～24V）->2K->1N4001->TLP521-1(1)->TLP521-1(2)-gnd12、光敏三极管：实验室电源（DC5V）->10K->TLP521-1(4)->TLP521-1(3)-gnd23、万用表直流电压挡20V万用表+ -> TLP521-1(4) 万用表- -> TLP521-1(3) 试验结果输入电源万用表电压(V) 1.3V 51.5V 4.81.7V 4.411.9V 3.582.1V 2.942.3V 1.82.5V 0.582.7V 0.22.9V 0.193.1V 0.173.3V 0.163.5V 0.165V 0.1324V 0.06-----------------------------------------光耦是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入的信号。
耦合电感及其伏安关系
I2
jM
Z11
U
S
Z 22
(M )2
Z11
令Zf 2
(M )2
Z11
Rf 2
jX f 2
反映阻抗Zf2：初级回路通过互感反映到次级的等效阻抗。 反映电阻Rf1：初级耗能元件的反映。
反映电抗Xf1：初级储能元件的反映。
24
次
I2
jM
Z11
U
S
Z 22
(M )2
Z11
级
等
效
回
路
25
空心变压器小结：
解：这是一个负载获得 最大功率的问题。
U oc
=
jωM Z11
U
S
= j5 ×10∠0 5 + j10
= 4.47∠26.57 (V)
电源
负载27
(ωM )2 Zf 2 = Z11
= 52 = 1-j2 （） 5 + j10
电源
负载
根据最大功率传输条件，应有 Z22 = Zf*2
即
R2
=
R2 + 1Ω
u1
=
dΨ1 dt
=
L1
di1 dt
+
M
di2 dt
u2
=
dΨ 2 dt
=
L2
di2 dt
+
M
di1 dt
8
如图所示，磁通相消时，
各线圈总磁链为：
Ψ1 = Ψ11 – Ψ12 = L1i1 – Mi2
Ψ2 = Ψ22 – Ψ21 = L2i2 – Mi1
假设各线圈的端口电压与本线圈的电流方向相关联, 电流 与磁通符合右手螺旋关系, 则两线圈的端口电压分别为：
各种光电耦合器参数
常用参数正向压降VF：二极管通过的正向电流为规定值时，正负极之间所产生的电压降。
正向电流IF：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。
反向电流IR：在被测管两端加规定反向工作电压VR时，二极管中流过的电流。
反向击穿电压VBR：：被测管通过的反向电流IR为规定值时，在两极间所产生的电压降。
结电容CJ：在规定偏压下，被测管两端的电容值。
反向击穿电压V(BR)CEO：发光二极管开路，集电极电流IC为规定值，集电极与发射集间的电压降。
输出饱和压降VCE(sat)：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≤CTRmin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。
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。
电流传输比CTR：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。
脉冲上升时间tr、下降时间tf：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。
传输延迟时间tPHL、tPLH：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。
入出间隔离电容CIO：光耦合器件输入端和输出端之间的电容值。
入出间隔离电阻RIO：半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。
入出间隔离电压VIO：光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。
最大额定值参数名称符号最大额定值单位V反向电压5VRI正向电流50mAV集-发击穿电压100V（BR）CEO I集电极电流30mACMT贮存温度-55～150℃stgT工作温度-55～125℃ambV隔离电压1000VIOP总耗散功率80mWtot推荐工作条件特性符号最小值典型值最大值单位I输入电流1050FV电源电压1560V主要光电特性测试条件(T特性符号11A=25℃±3℃)最小典型最大单位隔离特性隔离电阻RIOVIO=500V1010Ω上升时间tr10μsV开关特性下降时间tfCC=5V，IFP=10mA，RL=360Ωf=10kHz，D：1/2 10μsIV反向电流R0.011.0μALED输入特性VI正向电压FF=10mA1.21.4VCTR电流传输比VCC=5V，IF=10mA，RL=200Ω60180%集-发饱和电压VCE（sat）VCC=5V，IF=10mA，RL=4.7kΩ0.10.4V晶体管输出特性IV集-发截止电流CEOCE=5V，IF=00.011.0μA线性光电耦合器在开关电源中的应用沙占友王彦明王晓群(河北科技大学石家庄)摘要线性光耦合器是目前国际上正推广应用的一种新型光电隔离器件。
光电探测综合实验报告
一、实验目的1. 理解光电探测的基本原理和实验方法。
2. 掌握光电探测器的使用和调试技巧。
3. 学习光电探测实验的测量和分析方法。
4. 通过实验，加深对光电探测技术在实际应用中的理解和应用。
二、实验原理光电探测是利用光电效应将光信号转换为电信号的过程。
光电探测器是光电探测系统的核心部件，它将光信号转换为电信号，然后通过放大、滤波等电路处理后，输出可供进一步处理和利用的电信号。
本实验主要涉及以下光电探测器：光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。
光电二极管是一种半导体器件，具有光电转换效率高、响应速度快、体积小等优点。
光电三极管是一种具有放大作用的光电探测器，它可以将微弱的光信号放大成较大的电信号。
光电耦合器是一种将输入信号的光电转换和输出信号的传输分开的器件，具有良好的隔离性能。
三、实验仪器与设备1. 光源：LED灯、激光笔等。
2. 光电探测器：光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。
3. 放大器：运算放大器、低噪声放大器等。
4. 测量仪器：示波器、万用表等。
5. 连接线、测试板等。
四、实验内容及步骤1. 光电二极管特性测试（1）测试前准备：将光电二极管、放大器、示波器、万用表等仪器连接好。
（2）测试步骤：① 将光电二极管正向偏置，调整偏置电压，观察并记录光电二极管的伏安特性曲线。
② 将光电二极管反向偏置，调整偏置电压，观察并记录光电二极管的反向饱和电流。
③ 测量光电二极管的暗电流和亮电流。
2. 光电三极管特性测试（1）测试前准备：将光电三极管、放大器、示波器、万用表等仪器连接好。
（2）测试步骤：① 将光电三极管集电极、基极和发射极分别连接到电路中，调整基极偏置电压，观察并记录光电三极管的伏安特性曲线。
② 测量光电三极管的集电极电流、基极电流和发射极电流。
③ 测试光电三极管的电流放大倍数。
3. 光电耦合器特性测试（1）测试前准备：将光电耦合器、放大器、示波器、万用表等仪器连接好。
（2）测试步骤：① 将光电耦合器的输入端和输出端分别连接到电路中，调整输入端电压，观察并记录光电耦合器的传输特性曲线。
光电耦合器原理及使用
光电耦合器，又称光耦，万联芯城销售原装现货光耦元件，品牌囊括TOSHIBA,LITEON,EVERLIGHT,VISHAY等。
型号种类繁多，万联芯城为终端生产企业提供电子元器件一站式配套服务，节省了客户的采购成本。
点击进入万联芯城点击进入万联芯城光耦使用技巧光电耦合器(简称光耦)，是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。
光电耦合器可根据不同要求，由不同种类的发光元件和光敏元件组合成许多系列的光电耦合器。
目前应用最广的是发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器，其内部结构如图1a所示。
光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，输入与输出在电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。
对于既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分的工业应用测控系统，采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到抗干扰目的。
但是，使用光耦隔离需要考虑以下几个问题：①光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题；②光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题；③如果输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口设计问题。
1 光电耦合器非线性的克服光电耦合器的输入端是发光二极管，因此，它的输入特性可用发光二极管的伏安特性来表示，如图1b所示；输出端是光敏三极管，因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性，如图1c所示。
由图可见，光电耦合器存在着非线性工作区域，直接用来传输模拟量时精度较差。
图1 光电耦合器结构及输入、输出特性解决方法之一，利用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器，T1和T2，以及2个射极跟随器A1和A2组成，如图2所示。
如果T 1和T2是同型号同批次的光电耦合器，可以认为他们的非线性传输特性是完全一致的，即K1(I1)=K2(I1)，则放大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。
由此可见，利用T1和T2电流传输特性的对称性，利用反馈原理，可以很好的补偿他们原来的非线性。
各种光电耦合器参数
常用参数正向压降VF：二极管通过的正向电流为规定值时，正负极之间所产生的电压降。
正向电流IF：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。
反向电流IR：在被测管两端加规定反向工作电压VR时，二极管中流过的电流。
反向击穿电压VBR：：被测管通过的反向电流IR为规定值时，在两极间所产生的电压降。
结电容CJ：在规定偏压下，被测管两端的电容值。
反向击穿电压V(BR)CEO：发光二极管开路，集电极电流IC为规定值，集电极与发射集间的电压降。
输出饱和压降VCE(sat)：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≤CTRmin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。
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。
电流传输比CTR：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。
脉冲上升时间tr、下降时间tf：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。
传输延迟时间tPHL、tPLH：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。
入出间隔离电容CIO：光耦合器件输入端和输出端之间的电容值。
入出间隔离电阻RIO：半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。
入出间隔离电压VIO：光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。
最大额定值参数名称符号最大额定值单位V反向电压5VRI正向电流50mAV集-发击穿电压100V（BR）CEO I集电极电流30mACMT贮存温度-55～150℃stgT工作温度-55～125℃ambV隔离电压1000VIOP总耗散功率80mWtot推荐工作条件特性符号最小值典型值最大值单位I输入电流1050FV电源电压1560V主要光电特性测试条件(T特性符号11A=25℃±3℃)最小典型最大单位隔离特性隔离电阻RIOVIO=500V1010Ω上升时间tr10μsV开关特性下降时间tfCC=5V，IFP=10mA，RL=360Ωf=10kHz，D：1/2 10μsIV反向电流R0.011.0μALED输入特性VI正向电压FF=10mA1.21.4VCTR电流传输比VCC=5V，IF=10mA，RL=200Ω60180%集-发饱和电压VCE（sat）VCC=5V，IF=10mA，RL=4.7kΩ0.10.4V晶体管输出特性IV集-发截止电流CEOCE=5V，IF=00.011.0μA线性光电耦合器在开关电源中的应用沙占友王彦明王晓群(河北科技大学石家庄)摘要线性光耦合器是目前国际上正推广应用的一种新型光电隔离器件。
光电耦合器模型
第四章构建模拟行为模型本文将以光电耦合器来讲述如何通过模拟行为模型来构建模型库和符号库。
光电耦合器（Optocopler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。
光耦合器是一种把电子信号转换为光学信号，然后又回复电子信号的半导体器件。
它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在电路中得到广泛的应用。
目前它已成为种类最多，用途最广的光电器件之一。
4.1 建立模型光电耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接受及信号的放大。
来自上一级的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定的光，被光探测器接受而产生光电流，再进一步放大后输出。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
光耦合器的最简单形式为一个发光二极管复合一个光敏晶体管。
基于这种考虑来建立模型。
由于一个器件模型要反映器件全局的特性，所以模型由如下几部分组成，为了调用方便，可以把它定义成子电路的形式，并把它生成符号库。
图 4—1 光电耦合器模型图DLED: 模拟光电耦合器的发光二极管（LED）GPEG: 产生要求的CTR（电流转换率）特性曲线，包含CTR曲线拟合表达式QDETECT：模拟光耦合器件的光敏晶体管图4—2 二极管正向电流—正向电压曲线具体步骤：1.通过用户手册获取发光二极管的正向电流—正向电压曲线，如图4-2示：2．创建发光二极管模型二极管模型可以通过Model Editor生成，Model Editor 是随同PSpice一起出现在Cadence软件包中的一个程序。
它的主要功能是可以查看、编辑PSpice所提供的模型库中各种模型的文本定义;在PSpice进行电路模拟过程中，可以随时调用它来修改器件模型参数;提取一个实际器件的模型参数，并建立相应模型，使之能够在电路模拟时被使用（该器件类型必须是Model Editor所支持的类型才能提取其参数）。
新建一个DLED模型，从开始→cadence PSD 15.0→PSpice Accessories→model editor进入Model Editor 的运行环境，在Model Editor环境下点击Model菜单中的New选项，即可进入模型提取界面。
光电耦合器课件
2、反射型
LED和光电接收器件封装在一个壳体内，两者的 发射光轴与接收光轴夹一锐角，若有被测物体存 在于器件前方， LED发光后将被被测物体反射至 接收器，构成测量近距离是否有物体存在的光电 开关。
如：产品自动计数
感应式水龙头
三、器件特性参数
1.隔离性：
（1）光耦电路的输入和输出之间完全没有电路联系。 （2）耦合电容<2pf
（3）击穿电压在100～250v之间
（4）输入输出绝缘电阻10^9～10^13 Ω （5）信号单向传递
2、电流传输比β β＝接收器输出电流/发光器件的注入电流
四、光耦基本电路 1、输入端
设计输入电路时，关键点在于确定限流电 阻，而限流电阻的大小由LED的额定电流决 定。
Rf
VBB VF IF
Rf
计数电路
译码显示电路
报警电路
与门电路，如果在输入端Ui1和 Ui2同时输入高电平"1"，则两
个发光二极管GD1和GD2都发光， 两个光敏三极管TD1和TD2都导 通，输出端就呈现高电平“1”。
3、电平转换
工业控制系统所用集成 电路的电源电压和信号脉 冲的幅度常不尽相同，如 TTL的电源为5V，HTL为12V， PMOS为－22V，CMOS则为 5～20V。如果在系统中必 须采用二种集成电路芯片， 就必需对电平进行转换， 以便逻辑控制的实现。
4、高压稳压电路
设计题
1、目的 了解光电测量系统工作原理，学习光电耦合器知
识；掌握数字电路计数、译码、显示系统的工作 原理及设计方法。
2、设计要求及技术指标
❖LED数码管显示计数值 ❖能在计数结果达到设定值时报警
3、要求完成的任务
❖计算参数，画出完整原理图
光电耦合器件实验报告
实验报告课程名称：电路与电子技术实验Ⅱ指导老师：张德华成绩：__________________ 实验名称：光电耦合器件实验类型：模拟电路实验 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的和要求1.熟悉光耦合器件及其种类，基本掌握常用光耦合器件的使用；2.掌握光耦合器件的常用电路的设计、调试方法。
二、实验内容和原理 实验内容：1.设计一个实现电平转换电路。
要求输入为0~5V 电平信号，对应输出为0~15V 的电平转换；2.设计一个实现电平转换电路。
要求输入为0~5V 电平信号，对应输出为15~0V 的电平转换；3.用光电耦合器TLP521设计一个报警电路；4.模拟信号光电隔离放大电路；5.光电耦合器的伏安特性测量；6.测量反相器的最高工作频率或传输速率；7.测量同相传输电路的最高工作频率或传输速率； 8.测量光耦器件开关特性。
实验原理： 0.隔离放大器⑴定义：输入、输出之间没有直接电气关联的放大器。
⑵电路符号：⑶特点/优势：减少噪声，共模抑制能力高；采用两套独立的供电系统，信号在传输过程中没有公共的接地端； 有效保护后续电路不受前端高共模电压的损坏。
⑷应用：电力电子电路中用于主回路与控制回路的隔离（如电机控制系统中）；测量环境中含有较多干扰和噪声的场合；生物医学中与人体测量有关的设备（如生物电信号，保证人体安全）。
实验名称：光电耦合器件 1.光电耦合方式：⑴原理：在电气测量、控制电路中，光电耦合器可实现输入输出的隔离，有效地提高控制系统的抗干扰能力；实现测试电路与被测试电路之间的隔离能有效的保护测试设备。
光电耦合器已广泛的应用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离等具体电路中。
根据光电耦合器输入输出关系可分为：非线性光电耦合器和线性光电耦合器非线性光电耦合器的电流传输特性曲线是非线性的，这类光电耦合器适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。
光耦伏安特性曲线的测量
光电耦合伏安特性曲线●实验原理:1、线性元器件的伏安特性曲线在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上定义的一条曲线。
例如，白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有一定的惯性；又因为温度的改变与流过灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线。
电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。
一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。
该曲线的函数关系式称为电阻元件的伏安特性，电阻元件的特性曲线就是在平面上的一条曲线。
当曲线变为直线时，与其相对应的元件即为线性电阻器，直线的斜率为该电阻器的电阻值。
电容和电感的特性曲线分别为库伏特性和韦安特性，与电阻的伏安特性类似。
线性电阻元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i 平面上是一条通过原点的直线。
该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。
非线性电阻的伏安特性在u-i平面上是一条曲线。
普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。
正向压降很小正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。
可见，二极管具有单向导电性，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。
稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性则与普通二极管不同，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。
上述两种二极管的伏安特性均具属于单调型。
电压与电流之间是单调函数。
二极管的特性参数主要有开启电压Uth，导通电压Uon，反向电流IR，反向击穿电压VBR以及最大整流电流IF。
2、非线性电阻元件特性曲线的逐点伏安测量法元件的伏安特性可以用直流电压表、电流表测定，称为逐点伏安测量法。
光耦全参数解释及设计注意事项
一：光耦参数解释1、正向工作电压f V 〔forward voltage 〕：f V 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f I =10mA 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、正向电流f I ：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。
3、反向工作电压r V 〔reverse voltage 〕：是指原边发光二极管所能承受的最大反向电压，超过此反向电压，可能会损坏LED 。
而一般光耦中，这个参数只有5V 左右，在存在反压或振荡的条件下使用时，要特别注意不要超过反向电压。
如，在使用交流脉冲驱动LED 时，需要增加保护电路。
4、反向电流r I ：在被测管两端加规定反向工作电压r V 时，二极管中流过的电流。
5、反向击穿电压br V ：：被测管通过的反向电流r I 为规定值时，在两极间所产生的电压降。
6、结电容j C ：在规定偏压下，被测管两端的电容值。
7、电流传输比CTR(current transfer ratio )：指在直流工作条件下，光耦的输出电流与输入电流之间的比值。
光耦的CTR 类似于三极管的电流放大倍数，是光耦的一个极为重要的参数，它取决于光耦的输入电流和输出电流值与电耦的电源电压值，这几个参数共同决定了光耦工作在放大状态还是开关状态，其计算方法与三极管工作状态计算方法类似。
假如输入电流、输出电流、电流传输比设计搭配不合理，可能导致电路不能工作在预想的工作状态。
8、集电极电流c I 〔collector current 〕：如上图，光敏三极管集电极所流过的电流，通常表示其最大值。
9、输出饱和压降VCE(sat)：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 ≤CTRmin 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。
10、反向击穿电压ceo ）（BR V ：发光二极管开路，集电极电流c I 为规定值，集电极与发射集间的电压降。
《光电耦合RS》课件
光电耦合器类型
隔离型光电耦合器
用于隔离强电和弱电，防止电 路间的干扰。
高速型光电耦合器
具有快速响应速度，适用于高 频信号传输。
线性型光电耦合器
具有线性传输特性，适用于模 拟信号传输。
特殊型光电耦合器
如光纤型、磁性材料型等，适 用于特殊应用场景。
光电耦合器特性参数
输入特性
包括输入电阻、输入电流、输入电压 等参数。
输出特性
包括输出电压、输出电流、输出电阻 等参数。
传输特性
包括传输速率、传输延迟、线性度等 参数。
隔离特性
包括隔离电压、隔离电容、隔离电阻 等参数。
光电耦合器的优缺点
优点
具有优良的隔离性能、快速响应速度 、线性传输特性等。
缺点
存在传输距离短、体积较大、成本较 高等问题。
03 光电耦合器市场现状与发 展趋势
04 光电耦合器在各领域的应 用案例
工业控制领域应用案例
要点一
总结词
光电耦合器在工业控制领域中发挥着重要作用，能够实现 信号的稳定传输和精确控制。
要点二
详细描述
光电耦合器在工业控制领域中主要用于信号隔离、电平转 换、长距离传输等方面。通过光电耦合器，可以实现强电 与弱电的隔离，提高系统的稳定性和安全性。同时，光电 耦合器还可以实现电平转换，方便不同电压等级的设备之 间的通信。在长距离传输方面，光电耦合器可以克服长距 离传输带来的信号衰减和干扰问题，保证信号的稳定传输 。
05 光电耦合器的选型与使用 注意事项
光电耦合器的选型原则
根据电路需求选择适当的输入输出类型
根据电路的输入输出需求，选择具有相应输入输出类型的光电耦合器 。
根据传输速率选择适当的传输速率
光电耦合器工作原理详细解说
光电耦合器工作原理详细讲解光电耦合器件简介光电偶合器件〔简称光耦〕是把发光器件〔如发光二极体〕和光敏器件〔如光敏三极管〕组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。
光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。
当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。
对于数位量，当输入为低电平"0〞时，光敏三极管截止，输出为高电平"1〞；当输入为高电平"1〞时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平" 0〞。
假设基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。
这种光耦合器性能较好，价格廉价，因而应用广泛。
图一最常用的光电耦合器之内部构造图三极管接收型 4脚封装图二光电耦合器之内部构造图三极管接收型 6脚封装图三光电耦合器之内部构造图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装图四光电耦合器之内部构造图可控硅接收型 6脚封装图五光电耦合器之内部构造图双二极管接收型 6脚封装光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因：〔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105～106Ω。
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，防止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平安保障作用，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。
光电耦合器讲义
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光電耦合器市場---廠商
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光電耦合器市場---發展
光电耦合器在多种电子设备中的应用非常 广泛。随着数字通信技术的迅速发展以及光隔 离器和固体继电器等自动控制部件在机械工业 中应用的不断扩大，特别是微处理机在各个领 域中的应用推广（有时一台微机上的用量可达 十几个甚至上百个）和产品性能的逐步提高， 光电耦合器的应用市场将持续扩大。今后，光 电耦合器将向高速化、高性能，小体积，轻重 量的方向发展。
Ø输入参数
即LED的参数(略) Ø输出参数
即光敏元件的参数(略) Ø传输参数
•电流传输比CTR：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。 •脉冲上升时间tr、下降时间tf：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。 •传输延迟时间tPHL、tPLH：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。 •入出间隔离电容CIO：光耦合器件输入端和输出端之间的电容值。(<2pF) •入出间隔离电阻RIO：半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。 (>1000MΩ) •入出间隔离电压VIO：光耦合器输入端和17输出端之间绝缘耐压值。
14
光電耦合器簡介---SWOT
Strengths
6第五章5-1,3耦合电感的伏安关系
互感线圈的同名端 如果互感电压与互感磁通的参考方向不满足右手螺旋定 则时，互感电压表达式前面加一个负号：
di1 u 21 M dt di 2 u12 M dt
所以互感电压与施感电流的参考方向与两个线圈的绕 向都有关系，为了方便起见，通常采用同名端（对应端） 的方法反映它们之间的关系，即：
I I1 I 2
+ u
– Leq
同名端在异侧 i + u – i1 * L1 M i2 L2
di 1 di M 2 dt dt di 2 di 1 u L2 M dt dt u L1
*
i = i1 +i2
上述微分方程组对应的相量形式为：
U jL1 I1 jMI 2 U jL2 I 2 jMI1
I 解得U与的关系：
( L1 L2 M 2 ) U j I L1 L2 2M
i
+ u –
I I1 I 2
Leq
( L1 L2 M 2 ) Leq L1 L2 2M
3、互感消去法（去耦等效）
i º + u _ º M i1 L1
* *
L
i
自感系数 (self-inductance coefficient)
i
u
di u L dt
2、 互感和互感系数 1 . 互感： i1F11
F21
i1，N1 Y11= N1F11 L1=Y11/i1
Fs1
N1
定义：M 21
F11 = F21
N2
+
Fs1
耦合磁通 总磁通 （主磁通） 漏磁通
L L1 L2 2M
光电耦合器性能参数图表
常用光耦合器性能参数一览表一、光电耦合器简介光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电—光—电转换器件。
它由发光源和受光器两部分组成。
把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。
发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端。
光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光电达林顿型、光控晶闸管型、集成电路型等。
外形大多为6脚塑封双列直插封装，也有双列表面贴装、金属圆壳封装等。
工作原理：在光电耦合器输入端加电信号使发光二极管发光，光的强度取决于激励电流的大小，发出的光线经过绝缘介质，照射到封装在一起的单片硅光电探测器上，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，去控制其相应输出，这样就实现了电—光—电的转换。
而探测器输出一边决不应该影响输入一边，这一点非常重要。
由于输入部分用微处理器、逻辑门等低压电路去驱动发射器，而光探测器输出单元可能是DC高电压甚至是AC负载电路的一部分。
摩托罗拉公司生产的光耦合器输入和输出部分间的隔离耐压至少为7500V，并经过有关标准的检验。
探测器输出部分除了早期的光敏二极管、三极管外，现在还有达林顿管电路、施密特触发器电路、光激发双向晶闸管以及更复杂的集成电路等，从而提高了灵敏度、响应速度和处理各种电压大小的能力。
光耦合器的参数有多种多样，既有输入发光二极管的，也有输出探测器的，还有耦合的整体器件参数。
选用时除了根据需要选择相应的输出电路结构之外，还要考虑一个重要参数—效率。
即：要获得所希望的输出而需要输入发射电流的数值。
在晶体管和达林顿电路输出的情况，效率用参数——“电流传输比”(CTR)来表示，即耦合器输出电流数值除以相对应的输入电流值。
在触发型耦合器情况，如施密特触发器(逻辑型)或三端双向晶闸管输出等，其效率意义：为了触发输出电路所需要的发射电流的数值。
这叫做“正向触发电流”(I FT)。
以下各表仅供选用光电耦合器参考。
更详尽数据，请查阅相关资科。
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第４ 期
Ｖ０ ＿８ Ｎｏ４ ｌ ２ ．
文 章 编 号 ：０ ７ １８ （０ ０— ０ ６ ０ １０ — ０２ １）４ ０ ４ — ４ １ １
光 电耦 合器伏 安特 性数 学模 型
杨 睿
（ １５ ９ ５ ０部 队 ９ ３分 队 。辽 宁
大连 １６ ２ ） １ ０ ３
Ｆ ｏ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒｔ ａ ｎ ｌｓｓ ｆｒ ｃ ｒｅ ｔｃ ａａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｏ ｉｈ — ｍｉ ｉｇ ｄｏ ｅ ａ ｄ ｐ ｏｏｒ ｎ ｉｔｒ ｈ ｅａｉｎ ｒ ｍ ｈ ｈ ｏ ｅｉ ｌ ａ ａ ｉ ｏ ｕ ｒ ｎ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｔ ｎ ｉｄ ｎ ｈ ｔｔ ｓ ｏ ．ｔ ｅ ｒｌ ｔ — ｃ ｙ ｓｃ ｇ ｔ ａ ｓ ｏ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｉｐ ｔ ｖ ｌ ｇ ｎ ｕｐ ｔ ｃ ｒｅ ｔ ｗ ｓ ｄ ｒ ｅ ｒ ｔ ｅ ｃ ｍｍｏ ｌ ｓ ｄ ｐ ｏｏｒ ｎ ｉ ｏ ｐ ｏ ｏ — ｈｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｎ ｕ ｏｔ ｅ ａ ｄ ｏ ｔｕ ｕ ｒ ｎ ａ ｅ ｖ ｄ ｆ ｈ ｏ ａ ｉ ｏ ｎ ｙ ｕ ｅ ｈ ｔ ｔ ｓｓ ｒ ｏ ｔｃ ｕ ａ ｔ ｐ ｅｓ ｈ ｓ ｔｅ ｍａｈ ｍ ｔ ａ ｄ ｌｏ ｈ ｓ ｗ ｒ ａｔｒ ａ ｃ ｏ ｌ ｈ ｄ ｌｒ ．Ｔ ｕ ｈ ｔｅ ａ ｉ ｌ ｍｏ ｅ ｆｔ ｉ ｏ ｋ ｐ ｔ ｎ ｗ ｓ ａ ｃ ｍｐ ｉ ｅ ．Ｕｓ ｇ ＭＡＴ ＡＢ ｔ ｎ ｌｓ ｈ ｘ ｃ ｅ ｓ ｉ ｎ Ｌ ｏ ａ ａｙ ｉ ｔ ｅ ｅ — ｓ
Ｋ ｙ ｒ ｓ ｏ ｔ ａ ｏ ｐ ｅ ； － ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉｓ ｌ ｈ － ｍｉ ｉ ｇ ｄｏ ｅ ｏ ｔ ａ ｔ ｎ ｉｔｒ ｄ ｓ ｉ ｕｉ ｎｆ ｔ ｇ ｅ ｗｏ ｄ ： ｐｉ ｌ ｕ ｌｒ Ｖ Ｉ ａａ ｔｒ ｔ ； ｉ ｔ ｅ ｔ ｎ ｉ ｄ ； ｐｉ ｌ ｒ ｓ ｏ ； ｉ ｒ ｔ ｔ ｎ ｃ ｃ ｃ ｓｃ ｇ ｔ ｃ ａ ｓ ｔｂ ｏ ｉ ｉ
基 金项 目： 吉林 省 科 技 发 展 计 划 重 点项 目（ 目编号 ： ０ ０ ３４ 项 ２ １０ ４ ）
第２ 卷 ８
第４ 期
Ｖ０ ＿８ Ｎｏ． ｌ２ ４
１ 引
言
／ ［ ｐ ｘ ／Ｔ ｉ ％ ｘｑ － ｅ （ ＶＶ） ］ －
（） １
其中 ， 为反 向饱和电流 ，为与发光 二极管有关 的常 数 ；Ｖ ＝ ｒ ，为温度 的电压当量或热 电压 ，常温下 Ｔ ｋ／ ｑ
的数 学模 型 。利 用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ对 实验数 据进行拟合 ，对 比数 据点与 拟合 的理 论 图形 ，认 为该模 型是 正确 的 ， 该模型填补 了光电耦合 器在该 方面资料的 空白。 关键词 ：光电耦 舍器 ；伏安特性 ；发光二极管 ；光电三极管 ；分布拟舍
中图分 类 号 ：Ｔ ６ ２ Ｎ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
大约为 ２ ６ｍＶ；Ｖ为加在发光 二极管两端 的电压值 。 发 光二极管 发光是 注入 的少 数载 流子 同多数载 流子
光 电耦合 器 （ ｐｉａ ｃｕ ｌ ，英 文缩写 为 Ｏ ） Ｏ ｔ ｌ ｏｐｅ ｃ ｒ Ｃ
ＤＯＩ： １ ．７ ８ ０ＭＥＩ ０１ ２ ０ ．０ ６ ０３ ８ ／ ２ ８ ４０ ４ １
Ｖ— ｔ ｅ ｔ ａ ｄ ｌ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｏ ｔ ｃ ｕ ｌｒ － Ｍａ ｈ ｍａ ｉ ｌ Ｉ ｃ Ｍｏ ｅ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉ ｆ ｓｃ Ｏｐｏ ｏ ｐｅ ｓ
ＹＡＮＧ ｉ Ｒｕ
摘 要 ：为在 电路设计 中更 方便和有效地使用光 电耦合器 ，提 出了光电耦 合器伏安特性数 学模型 ， 目前还没
有光 电耦合器该方面资料 。通过从理论上分析发光二极管和光 电三极管的 电流特性 ，推导 出光 电耦合 器比较
常用的光 电三极 管共射极 工作 方式 的输入 电压和输 出电流的关 系表 达式 ，从 而得 到这种 工作方式的伏安特性
（１ ５ ｒｏ， ３Ｕ ｉ Ｄ ｌ ｎ１６ ２ ， ｈｎ ９ ５ ０Ｔｏｐ ９ ｎ ， ａａ １０ ３ Ｃ ｉ ｔ ｉ ａ）
Ａｂ ｔ ｃ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｕ ｅ ｏ ｔ ａ ｃ ｕ ｌ ｒ ｍｏ ｅ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｎ ｆ ｃｅ ｔ ｉ ｉ ｕ ｔｄ ｓ ｎ ｔ ｅ ｔ ａ ｄ ｌ ｓ ｒ ｔ ｎ ｏｄ ｒ ｔ ｓ ｐｉ ｌ ｏ ｐ ｅ ｒ ｏ ｖ ｎｅ ｔａ ｄ ｅｆ ｉｎ ｎ ｃｒ ｉ ｅ ｉ ，ａ ｍａｈ ｍａｉ ｌｍｏ ｅ ａ ｃ ｉ ｃ ｇ ｃ
ｐ ｒ ｎａ ｄ ｔ ｎ ｏ ｌｔ ｔｅ ｄｓ ｉｕｉｎ ｆｔ ｇ ｏ ａｉｇ ｔｅ ｄ ｔ ｏｎｓ ａ ｄ ｔｅｒｔ ａ ｔｎ ｒｐ ｉｓ ｅｉ ｔｌ ａａ ａ ｄ ｃ ｍｐｅｅ ｈ ｉｔｂ ｔ ｔｎ ，ｃ ｍｐ ｒ ｈ ａａ ｐ ｉｔ ｎ ｈ ｏｅｉ ｌｆｔ ｇ ｇａ ｈｃ ， ｍｅ ｒ ｏ ｉｉ ｎ ｃ ｉｉ ｔｅｒｓ ｌ ｏ ｆ ｅ ｈ ｔｔｅ ｍｏ ｅ ａ ｏｒｃ． ｈ ｄ ｌｆ ｌｄ ｔｅｉｆｒ ｔ ｎ ｇ ｐ ｎ ｔｅｆ ｌ ． ｈ ｅｕｔ ｃ ｎｉ ｄ ｔａ ｈ ｄ ｌｗ ｓｃ ｒｅｔ Ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｌ ｈ ｎｏｍａｉ ａ ｓｉ ｈ ｅｄ ｓ ｒ ｉｅ ｏ ｉ
ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ ｆ ｒｔ ｅ －Ｖ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｏ ｐ ｉａ ｃ ｕ ｌ ｒ ．Ｔ ｅ ｅ ｉｎｔｉ ｆｒ ｔ ｎ ｂ ｕ ｈ ｄ ｌ ｕ ｒ ｎ ｌ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｈ Ｉ ｈ ｒｃｅ ｉｔ ｆ ｏ ｔ ｌ ｏ ｐｅ ｓ ｈ ｒ ｓ ’ ｎ ｏｍａｉ ａ ｏ ｔ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｃ ｃ ｏ ｙ．