耦合器(qi)(qi)(qi)（optical coupler，英文縮寫為(wei)OC）亦(yi)稱(cheng)光(guang)電隔(ge)離(li)器(qi)(qi)(qi)，簡稱(cheng)光(guang)耦。光(guang)耦合器(qi)(qi)(qi)以(yi)光(guang)為(wei)媒介傳輸電信(xin)號(hao)。它(ta)對輸入、輸出電信(xin)號(hao)有良好(hao)的(de)隔(ge)離(li)作用(yong)，所以(yi)，它(ta)在各種電路中(zhong)得到廣泛的(de)應用(yong)。目前(qian)它(ta)已成為(wei)種類最(zui)多、用(yong)途最(zui)廣的(de)光(guang)電器(qi)(qi)(qi)件(jian)之(zhi)一。

光(guang)(guang)(guang)(guang)耦合(he)器(qi)一(yi)般由(you)三部(bu)分組成：光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)發射、光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)接(jie)收及信號(hao)放(fang)大(da)。輸(shu)入的(de)(de)電(dian)信號(hao)驅(qu)動發光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管（LED），使之發出一(yi)定波(bo)長的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)，被光(guang)(guang)(guang)(guang)探測器(qi)接(jie)收而產(chan)生光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)流(liu)，再經過(guo)進一(yi)步放(fang)大(da)后輸(shu)出。這就完(wan)成了電(dian)—光(guang)(guang)(guang)(guang)—電(dian)的(de)(de)轉換，從(cong)而起到輸(shu)入和(he)輸(shu)出隔離的(de)(de)作用。

由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。 

光耦合器的主要優點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離隔離；輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強；由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力；另外，它還有工作穩定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高等優點。
光耦合(he)(he)器是70年代發(fa)展起來(lai)產新型器件，現(xian)已廣泛用于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)氣絕緣(yuan)、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)平轉換(huan)、級間耦合(he)(he)、驅動電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路、開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路、斬波器、多諧振(zhen)蕩(dang)器、信(xin)號隔離(li)(li)、級間隔離(li)(li) 、脈沖放大(da)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路、數字儀表、遠距離(li)(li)信(xin)號傳(chuan)輸、脈沖放大(da)、固態繼電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(SSR)、儀器儀表、通信(xin)設備及(ji)微機接口中。在單片(pian)開(kai)關(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源中，利用線(xian)性(xing)光耦合(he)(he)器可(ke)構成光耦反饋電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路，通過調節控制端電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流來(lai)改變占(zhan)空比，達(da)到精密穩壓目的。

學(xue)習筆記(ji)：光(guang)(guang)耦的主要作用(yong)(yong)(yong)就是隔離作用(yong)(yong)(yong)，如信號(hao)隔離或光(guang)(guang)電(dian)(dian)的隔離。隔離能起到(dao)保護的作用(yong)(yong)(yong)，如一(yi)邊(bian)是微處理器控制(zhi)電(dian)(dian)路(lu)，另一(yi)邊(bian)是高電(dian)(dian)壓執行端，如市電(dian)(dian)啟動的電(dian)(dian)機，電(dian)(dian)燈等(deng)等(deng)，就可(ke)以用(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)耦隔離開。當兩個不同(tong)的型號(hao)的光(guang)(guang)耦只有負(fu)載(zai)(zai)電(dian)(dian)流(liu)不同(tong)時，可(ke)以用(yong)(yong)(yong)大的負(fu)載(zai)(zai)電(dian)(dian)流(liu)的光(guang)(guang)耦代替(ti)小負(fu)載(zai)(zai)電(dian)(dian)流(liu)的光(guang)(guang)耦。

當(dang)(dang)電(dian)(dian)(dian)信號送入光電(dian)(dian)(dian)耦合(he)器(qi)的輸(shu)(shu)(shu)入端(duan)時(shi)，發(fa)光二(er)極(ji)體通(tong)過電(dian)(dian)(dian)流(liu)而(er)發(fa)光，光敏元件(jian)受到光照后產生電(dian)(dian)(dian)流(liu)，CE導通(tong)；當(dang)(dang)輸(shu)(shu)(shu)入端(duan)無信號，發(fa)光二(er)極(ji)體不亮，光敏三(san)極(ji)管截(jie)止，CE不通(tong)。對于數位量(liang)，當(dang)(dang)輸(shu)(shu)(shu)入為低(di)電(dian)(dian)(dian)平(ping)“0”時(shi)，光敏三(san)極(ji)管截(jie)止，輸(shu)(shu)(shu)出(chu)為高(gao)電(dian)(dian)(dian)平(ping)“1”；當(dang)(dang)輸(shu)(shu)(shu)入為高(gao)電(dian)(dian)(dian)平(ping)“1”時(shi)，光敏三(san)極(ji)管飽和導通(tong)，輸(shu)(shu)(shu)出(chu)為低(di)電(dian)(dian)(dian)平(ping)“ 0”。若基極(ji)有引出(chu)線則(ze)可滿足溫度補償、檢測調制要(yao)求(qiu)。這(zhe)種(zhong)光耦合(he)器(qi)性能較(jiao)好，價格便宜(yi)，因而(er)應用(yong)廣(guang)泛。

圖一 最常(chang)用的光電耦(ou)合(he)器之內部結構圖 三極管接收型(xing)  4腳封裝

圖(tu)二(er) 光電耦合(he)器之內部結構圖(tu) 三極管接(jie)收型  6腳封(feng)裝

圖(tu)三 光(guang)(guang)電耦合器之內部結(jie)構圖(tu) 雙發光(guang)(guang)二極管輸(shu)入 三極管接收型 4腳封裝

圖四 光(guang)電耦合(he)器之內(nei)部結構圖 可(ke)控硅接(jie)收型(xing)  6腳封裝

圖(tu)五(wu) 光(guang)電耦合(he)器之內部(bu)結構圖(tu) 雙二(er)極(ji)管(guan)接收型  6腳封(feng)裝

光電耦合器之所以在傳輸信號的同時能有效地抑制尖脈沖和各種雜訊干擾，  使通道上的信號雜訊比大為提高，主要有以下幾方面的原因： 
（1）光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105～106Ω。據分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓會很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極體發光，從而被抑制掉了。 

（2）光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯系，也沒有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號的產生。 

（3）光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當外部設備出現故障，甚至輸入信號線短接時，也不會損壞儀表。因為光耦合器件的輸入回路和輸出回路之間可以承受幾千伏的高壓。 

（4）光(guang)電耦合器的回應(ying)速度極快，其回應(ying)延遲(chi)時間只(zhi)有(you)10μs左右，適于對回應(ying)速度要求(qiu)很高的場合。 

 光電隔離技術的應用

微機介面電路中的光電隔離 
微機有多個(ge)輸(shu)(shu)(shu)入埠，接收來(lai)自遠處現場設(she)備傳(chuan)來(lai)的(de)(de)狀態信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)，微機對這些信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)處理(li)后，輸(shu)(shu)(shu)出各種控(kong)制信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)去執(zhi)行(xing)(xing)相(xiang)應的(de)(de)操作(zuo)(zuo)。在(zai)(zai)現場環境較(jiao)惡劣時，會存在(zai)(zai)較(jiao)大的(de)(de)雜訊(xun)干擾，若這些干擾隨輸(shu)(shu)(shu)入信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)一起(qi)進入微機系統，會使控(kong)制準確性降(jiang)低，產生(sheng)誤動作(zuo)(zuo)。因而(er)(er)，可(ke)在(zai)(zai)微機的(de)(de)輸(shu)(shu)(shu)入和(he)(he)輸(shu)(shu)(shu)出端，用光耦作(zuo)(zuo)介(jie)(jie)面(mian)，對信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)及雜訊(xun)進行(xing)(xing)隔(ge)(ge)離(li)(li)。典型的(de)(de)光電耦合電路(lu)(lu)如圖(tu)6所示。該電路(lu)(lu)主(zhu)要應用在(zai)(zai)“A／D轉換器”的(de)(de)數位信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)輸(shu)(shu)(shu)出，及由(you)CPU發出的(de)(de)對前向通(tong)道的(de)(de)控(kong)制信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)與(yu)類比電路(lu)(lu)的(de)(de)介(jie)(jie)面(mian)處，從而(er)(er)實(shi)現在(zai)(zai)不同(tong)系統間信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)通(tong)路(lu)(lu)相(xiang)聯的(de)(de)同(tong)時，在(zai)(zai)電氣通(tong)路(lu)(lu)上相(xiang)互隔(ge)(ge)離(li)(li)，并在(zai)(zai)此基礎上實(shi)現將類比電路(lu)(lu)和(he)(he)數位電路(lu)(lu)相(xiang)互隔(ge)(ge)離(li)(li)，起(qi)到抑制交叉串擾的(de)(de)作(zuo)(zuo)用。

圖六 光電(dian)耦合器接線原理

對于線性類比電路通道，要求光電耦合器必須具有能夠進行線性變換和傳輸的特性，或選擇對管，采用互補電路以提高線性度，或用V／F變換后再用數位光耦進行隔離。 

功率驅動電路中的光電隔離 
在微(wei)(wei)(wei)(wei)機(ji)(ji)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)中，大量(liang)應用的(de)是(shi)開關(guan)量(liang)的(de)控(kong)制(zhi)，這(zhe)些(xie)開關(guan)量(liang)一(yi)般(ban)經過微(wei)(wei)(wei)(wei)機(ji)(ji)的(de)I／O輸出，而I／O的(de)驅(qu)動能力有限，一(yi)般(ban)不(bu)足以驅(qu)動一(yi)些(xie)點(dian)磁執行器件，需加(jia)接驅(qu)動介面電(dian)(dian)路(lu)，為(wei)避免(mian)微(wei)(wei)(wei)(wei)機(ji)(ji)受到干擾，須(xu)采取(qu)隔(ge)離(li)措施。如可控(kong)硅(gui)所(suo)在的(de)主電(dian)(dian)路(lu)一(yi)般(ban)是(shi)交(jiao)流強電(dian)(dian)回路(lu)，電(dian)(dian)壓(ya)較(jiao)高(gao)，電(dian)(dian)流較(jiao)大，不(bu)易與微(wei)(wei)(wei)(wei)機(ji)(ji)直接相連，可應用光耦合器將(jiang)微(wei)(wei)(wei)(wei)機(ji)(ji)控(kong)制(zhi)信號與可控(kong)硅(gui)觸發電(dian)(dian)路(lu)進行隔(ge)離(li)。電(dian)(dian)路(lu)實例如圖7所(suo)示。

圖七 雙向可(ke)控硅（晶閘管）

在馬達控制電路中，也可采用光耦來把控制電路和馬達高壓電路隔離開。馬達靠MOSFET或IGBT功率管提供驅動電流，功率管的開關控制信號和大功率管之間需隔離放大級。在光耦隔離級—放大器級—大功率管的連接形式中，要求光耦具有高輸出電壓、高速和高共模抑制。 

遠距離的隔離傳送 
在電(dian)(dian)(dian)腦應用(yong)系統(tong)中，由于測(ce)控系統(tong)與被測(ce)和被控設(she)(she)(she)備之間(jian)(jian)不(bu)可(ke)避免地(di)要(yao)進行長(chang)線傳(chuan)輸，信(xin)號(hao)在傳(chuan)輸過程中很易受(shou)到干(gan)擾，導致傳(chuan)輸信(xin)號(hao)發(fa)生畸變或失真；另外，在通(tong)過較長(chang)電(dian)(dian)(dian)纜連接(jie)的相(xiang)距較遠的設(she)(she)(she)備之間(jian)(jian)，常因設(she)(she)(she)備間(jian)(jian)的地(di)線電(dian)(dian)(dian)位差，導致地(di)環路(lu)電(dian)(dian)(dian)流，對電(dian)(dian)(dian)路(lu)形成差模干(gan)擾電(dian)(dian)(dian)壓。為確保長(chang)線傳(chuan)輸的可(ke)靠(kao)性，可(ke)采(cai)用(yong)光(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)耦合隔離措施，將(jiang)2個電(dian)(dian)(dian)路(lu)的電(dian)(dian)(dian)氣連接(jie)隔開，切斷(duan)可(ke)能形成的環路(lu)，使他們(men)相(xiang)互獨(du)立，提高電(dian)(dian)(dian)路(lu)系統(tong)的抗干(gan)擾性能。若傳(chuan)輸線較長(chang)，現場干(gan)擾嚴(yan)重，可(ke)通(tong)過兩級光(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)耦合器(qi)將(jiang)長(chang)線完全“浮置”起來，如圖8所示。

圖八(ba) 傳輸(shu)長線(xian)的光耦浮置處理(li)

長線的“浮置”去掉了長線兩端間的公共地線，不但有效消除了各電路的電流經公共地線時所產生雜訊電壓形成相互竄擾，而且也有效地解決了長線驅動和阻抗匹配問題；同時，受控設備短路時，還能保護系統不受損害。 

過零檢測電路中的光電隔離 
零(ling)(ling)(ling)交(jiao)叉，即過零(ling)(ling)(ling)檢測，指交(jiao)流電(dian)壓(ya)過零(ling)(ling)(ling)點(dian)被自動檢測進(jin)而產生驅(qu)動信號，使(shi)電(dian)子開(kai)關在此時(shi)刻開(kai)始開(kai)通。現代的零(ling)(ling)(ling)交(jiao)叉技術已與光電(dian)耦(ou)合技術相結合。圖9為一種單片機(ji)數控(kong)交(jiao)流調(diao)壓(ya)器中(zhong)可使(shi)用的過零(ling)(ling)(ling)檢測電(dian)路。   

圖九 過零檢測

220V交流電壓經電阻R1限流后直接加到2個反向并聯的光電耦合器GD1，GD2的輸入端。在交流電源的正負半周，GD1和GD2分別導通，U0輸出低電平，在交流電源正弦波過零的瞬間，GD1和GD2均不導通，U0輸出高電平。該脈沖信號經反閘整形后作為單片機的中斷請求信號和可控矽的過零同步信號。 

注意事項 
（1）在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨立的電源，若兩端共用一個電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義。 

（2）當用(yong)光電(dian)耦(ou)合(he)器來(lai)隔(ge)離(li)輸(shu)入輸(shu)出通(tong)道(dao)時，必須對所有(you)的信(xin)號(hao)(hao)（包括數位量信(xin)號(hao)(hao)、控(kong)制(zhi)量信(xin)號(hao)(hao)、狀態(tai)信(xin)號(hao)(hao)）全部隔(ge)離(li)，使得被隔(ge)離(li)的兩邊沒有(you)任何電(dian)氣上(shang)的聯系，否則這(zhe)種隔(ge)離(li)是(shi)沒有(you)意(yi)義(yi)的。

 高速光耦型號(hao)大全

100K bit/S:   6N138、6N139、PS8703

1M bit/S:    6N135、6N136、CNW135、CNW136、PS8601、PS8602、PS8701、PS9613、PS9713、CNW4502、HCPL-2503、HCPL-4502、HCPL-2530（雙路）、HCPL-2531（雙路）