一、什么是光耦？

 

光耦合器 (Optocoupler)或簡稱光耦，是一種利用光作為傳輸媒介，實現(xiàn)電信號隔離傳輸?shù)陌雽w器件。其核心結構由集成于同一密閉封裝內(nèi)的發(fā)光器件（通常為紅外發(fā)光二極管，即 IR LED）和光電探測器（如光電晶體管、光電達林頓管、光電晶閘管或光敏電阻）構成。 

 

 

 

光耦合器通過“電信號→光信號→電信號”的轉(zhuǎn)換與傳輸，在輸入與輸出回路間建立高阻抗電介質(zhì)隔離屏障，因而廣泛應用于各類電子系統(tǒng)，成為光電隔離器件領域的關鍵分支。

 

核心結構與工作原理：

 

典型光耦由三部分集成于同一封裝內(nèi)：

 

1.光發(fā)射單元:通常為紅外發(fā)光二極管(IR LED),由輸入電信號驅(qū)動;

2.光接收單元:包含光電探測器(如光電晶體管、光電二極管或光敏IC);

3.信號調(diào)理電路:部分型號集成放大/整形電路(如達林頓管、邏輯門或?qū)Ｓ肐C)。

 

工作流程如下：輸入電流激勵IR LED發(fā)射特定波長紅外光→ 光輻射穿透透明絕緣介質(zhì)→ 光電探測器生成光生電流→ 經(jīng)內(nèi)部或外部電路放大/轉(zhuǎn)換后輸出。此過程實現(xiàn)信號傳輸與電氣隔離的雙重功能。

 

憑借其緊湊型封裝、長壽命特性、無機械觸點設計、優(yōu)異的抗電磁干擾(EMI)性能、高電氣隔離強度以及單向信號傳輸特性，光耦合器在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，尤其是數(shù)字電路隔離、信號電平轉(zhuǎn)換、開關電源反饋控制、工業(yè)自動化接口和通信總線隔離等領域，扮演著至關重要的角色。

 

二、光耦的作用

 

光耦合器（Optocoupler）作為一種基于光媒介實現(xiàn)電信號隔離傳輸?shù)陌雽w器件，在數(shù)字電路設計中扮演著不可或缺的角色。其核心價值體現(xiàn)在以下六大關鍵應用領域：

 

邏輯接口與電平轉(zhuǎn)換 (Logic Interface & Level Shifting)

光耦在邏輯電路中充當電氣隔離接口。通過其光電隔離特性，它能安全、有效地在不同邏輯電平（如TTL與CMOS）或不同參考地的電路模塊間傳輸數(shù)字信號，消除接地環(huán)路干擾并實現(xiàn)信號電平轉(zhuǎn)換。

 

固態(tài)繼電器功能 (Solid-State Relay Functionality)

光耦是實現(xiàn)無觸點開關的核心元件，常構成固態(tài)繼電器（SSR） 的基礎。利用其光控導通機制，它能以極低的控制電流（mA級）安全驅(qū)動負載回路（可達安培級），提供高絕緣電壓（kV級）和長壽命特性，特別適用于頻繁開關或敏感負載控制場景。

 

 

時序控制與觸發(fā)隔離 (Timing Control & Trigger Isolation)

在觸發(fā)電路（如可控硅/晶閘管觸發(fā)、定時器電路）中，光耦提供精確的電氣隔離觸發(fā)通道。其快速的光電響應特性（微秒級） 能確保觸發(fā)信號的時序準確性，同時隔離高壓主回路對低壓控制回路的潛在影響，保障控制電路安全。

 

高速脈沖傳輸與隔離驅(qū)動 (High-Speed Pulse Transmission & Isolated Driving)

光耦（特別是高速型）廣泛應用于脈沖放大與整形電路的前級隔離驅(qū)動。其核心作用是高保真地傳輸高速脈沖/數(shù)字信號（如PWM、時鐘信號），并提供電氣隔離，而非直接進行電壓/電流放大。后級通常需配合放大器（如晶體管、運放）完成信號放大任務。

 

模擬信號隔離與線性傳輸 (Analog Signal Isolation & Linear Transmission)

專用線性光耦設計用于模擬信號路徑的電氣隔離。通過內(nèi)部雙匹配光電探測器的特殊結構，它們能實現(xiàn)高線性度（低非線性誤差）和穩(wěn)定的電流傳輸比（CTR），適用于隔離式模擬信號采集（如傳感器信號）、隔離反饋環(huán)路（如開關電源）等要求信號保真度的場合。

 

惡劣環(huán)境下的可靠隔離 (Reliable Isolation in Harsh Environments)

光耦憑借其全固態(tài)封裝結構和無機械觸點設計，在極端環(huán)境（如高溫、高濕、強振動、強電磁干擾(EMI)）中展現(xiàn)出卓越的可靠性。其固有的高隔離阻抗和抗噪聲能力使其成為工業(yè)自動化、電力控制、汽車電子等嚴苛應用中信號隔離的首選解決方案。

 

三，常用的光耦型號