光隔离器和光电晶体管的不同应用

    由红外LED（也包括IRED或ILED）和红外敏感设备（如光电二极管或光电晶体管）组合而成的光耦合器或光隔离器被广泛用于在电路的两个部分之间传递信息，而这两个部分的工作原理非常不同电压电平。它们的主要目的是在电路的两个部分之间提供电气隔离，通过减少电击的风险来提高用户的安全性，并防止高能输出和低能输入电路之间可能发生的短路对设备造成损害。

    图5.0.1中所示的设备使用光电晶体管作为其传感元件，因为它们的灵敏度比光电二极管高很多倍，因此可以在其输出端产生更高的电流值。

    图5.0.1中的示例1说明了最简单的光电耦合形式，它由一个红外LED（带有透明塑料外壳）和一个带有黑色塑料外壳的红外光电晶体管组成，可将光电晶体管屏蔽可见光谱的光，同时允许红外光通过。请注意，光电晶体管只有两个连接，即集电极和发射极，基极的输入是红外光。

    图5.0.1中的示例2和3是典型的光电耦合设备，广泛用作位置传感器和接近传感器，它们用作光激活开关，在模块5.4中有更详细的描述。

    图为4N25光耦合器

    图5.0.1中的示例4是来自6引脚DIL集成电路中的4N25光耦合器。它使用具有基极连接的输出光电晶体管，该晶体管也连接到外部引脚，以在需要时施加外部电路。这允许对光耦合器施加直流偏置，以防止晶体管在非常低的光照水平下产生电流。偏置光电晶体管还可以使其与模拟音频等信号一起使用，如模块5.3中所述。在这种情况下，可以不连接发射极连接，而将基极连接用作输出，然后输出光电晶体管集电极/基极结用作光电二极管，大大增加了光耦合器的频率范围，但要付出很大的代价。降低输出端的可用信号幅度。4N25还可以用作具有逻辑1和逻辑0输入的数字光电耦合器。4N25的输入和输出之间的隔离至少为5.3kV。

    图5.0.1中的示例5是PC8174引脚单通道光电隔离器芯片，它使用集成的红外LED和光电晶体管产生高达50mA的输出，并提供高达5kV的电气隔离。它也提供2、3和4通道版本。

    光电晶体管有几种形式，例如NPN（图5.0.4a）或PNP（图5.0.4b）。由于基极输入是由光提供的，因此许多光电晶体管仅具有发射极和集电极的连接，但是在某些类型上提供了基本连接（图5.0.4c）。

    达灵顿光电晶体管（图5.0.4d）也可提供。使用达林顿对晶体管配置可提供更大的电流增益。光耦合器有许多用途，并且有许多不同的类型，图5.0.5给出了一些示例。使用类型编号搜索数据表，并使用它们识别每个设计的目的。