完整word版光耦选型最全指南及各种参数说明.docx

光耦选型手册光耦简介：光耦合器（opticalcoupler,英文缩写为OC）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三极管输出型，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10us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If=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LED5) 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AVAGO光耦系列所示，HCPL-4701系列 可做到40uA的导通电流，大大降低系统功耗6WH3M 鼠同I m*ncPL-^saa 慕剥 W E售MCPL-45QG 嘉枷 EA&N1务.整舛痢网 彖!0.5-H14HCPL-4^1 XW «PA(7) 正向脉冲工作电流 Ifp (Peak Forward Current)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二、输出特性：常见的参与普通的三极管类似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，数有：Collector Current) (1)集电极电流Ic (光敏三极管集电极所流过的电流，通常表 示其最大值。

C-E Voltage))集电极-发射极电压Vceo((2 -发射极所能承受的电压集电极) -集电极电压Veco (E-C Voltage)发射极(3集电极所能承受的电压发射极-Iceo )反向截止电流(4流过集电极的电流为反向截止发光二极管开路，集电极至发射极间的电压为规定值时，电流)(C-E 饱和电压 Vce(sat)C-E Saturation Voltage(5)CTRmin 时(并保持 IC/IFWCTRmin 发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，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：Current Transfer Radio))电流传输比CTR ((1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) Tf (FallTimeTr (Rise Time) &下降时间(2)上升时间输出端管则输出的脉冲波， 光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP从输出脉tr90%，所需时间为脉冲上升时间相应的脉冲波，从输出脉冲前沿幅度的10%到tf，所需时间为脉冲下降时间冲后沿幅度的90%到10%)传输延迟时间tPHL,tPLH： (3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 Capacitance)：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 Resistance)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CMTRCMTR斯在母微秒光揭能容许的最大北横屯瓜上-JT或F降率一这个参数在T.业应 川中至关我要,比如电机用商和制动的过程中都会栉若极大中其美噪声.CM[i =输出扃电平时共模抑制比(Wus)CMI =输出低电平时共模抑带J比(V/us)电.压瞬变 ' f 瞬变脉冲幅山-V(.M|Avago此翘使朋阴项矢她技术，去桃圳'蔽膜和独特的好装段讣，具有业界领先的 CMR1±|^.、IF、电流传输比CTR、正向电流 光耦合器的技术参数主要有发光二极管正向压降VF发射 极V(BR)CEO、集电极-输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压)。

此外， 在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和饱和压降VCE(sat存储时间等参 数当输出电压保持恒电流传输比是光耦合器的重要参数，通常用直流电流传输比来表示IF的百分比定时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流必须遵使用光电耦合器主要是为了提供输入电路和输出电路间的隔离，在设计电路时，由英循下列原则：所选用的光电耦合器件必须符合国内和国际的有关隔离击穿电压的标准；）4N35、 4N26.XX系列（如国埃索柯姆（Isocom）公司、美国FAIRCHILD生产的4N4N25所选用的光耦 器件必须具在国内应用地十分普遍光耦合器，可以用于单片机的输出隔离；有较高的耦合系 数光耦工作原理详解，施加到原边的发光二极）说明光耦的工作：原边输入信号Vin以一个 简单的图（图 .1回路使得副边的光敏三极管导通，If上产生光耦的输入电流，If驱动发光 二极管，管和Ri，达到传递信号的目的原边副边直接的驱动关联是产生VoutRLRLVCC、产生 Ic,Ic经过If*CTRWIcCTR （电流传输比），要满足C Vcc.1图光耦一般会有两个用途：线性光耦和逻辑光耦，工作在开关状态的光耦副边三极管饱和导通，管 压降<0.4V，Vout约等于Vcc （Vcc-0.4V左右），Vout大小只受Vcc大小影响。

此时Ic ；；■ + Tb 山寸，三强皆盐期甘压PS,用制蜒 的金七电满渔逊内（I:=F* m.r三 胃胡'逐h杓u」把与'心蚀：H 卜光耦CTR详解概要：对于工作在开关状态的光耦要保证光耦导通时CTR有一定余量；CTR受多个因素影响。

一、光耦能否可靠导通实际计算 举例分析，例如图.1中的光耦电路，假设Ri = 1k,Ro = 1k,光耦CTR= 50%，光耦导通时假设二 极管压降为1.6V，副边三极管饱和导通压降Vce=0.4V输入信号Vi是5V的方波，输出Vcc是 3.3VVout能得到3.3V的方波吗？我们来算算：If = (Vi-1.6V)/Ri = 3.4mA副边的电流限制：Ic'W CTR*If = 1.7mA假设副边要饱和导通，那么需要Ic'=(3.3V - 0.4V)/1k = 2.9mA，大于电流通道限制，所以导通时，Ic会被光耦限制到1.7mA,Vout = Ro*1.7mA = 1.7V所以副边得到的是1.7V的方波为什么得不到3.3V的方波，可以理解为图.1光耦电路的电流驱动能力小。