光耦继电器的基础知识-先进光半导体发表时间：2020-10-23 10:25 光耦继电器是使用光波在传输电信号时提供电隔离的电子组件。它们有时被称为光隔离器，光耦合器或光学隔离器。 光耦合器基础知识 所有的光耦合器都由两个元素组成：一个光源-几乎总是一个发光二极管（LED）-和一个光电传感器-通常是一个光敏电阻，光电二极管，光电晶体管，可控硅（SCR）或双向可控硅。这些元件的两个CMOS光耦合器图像都由介电（不导电）势垒隔开。当输入电流施加到LED上时，它会打开并发出红外光。然后，光电传感器检测到该光，并使电流流过电路的输出侧。相反，当LED熄灭时，没有电流将流过光电传感器。通过这种方法，两个流动电流被电隔离。 下图描述了光耦合器的基本操作。在左侧的灰色图像中，没有通过引脚1施加电流，LED熄灭，并且连接到引脚4和5的电路没有电流通过。如右图所示，当输入电路通电时，LED点亮，传感器检测到光线，闭合开关并启动输出电路中的电流。
半导体器件，光耦合器可以制造为几种不同形状因子之一。 使用短引线或扁平端子将表面安装（SMT）设备安装到印刷电路板（PCB）的顶部。这些产品通常体积小，重量轻，并允许快速且廉价的自动化组装。 通孔（THT）器件具有长引线，该引线穿过PCB上的孔并焊接到另一侧。尽管由于前者需要大型部件和劳动密集型组装，所以THT逐渐被SMT制造所取代，但通孔装置仍具有牢固的机械连接能力。 带引线的组件使用长引线连接到PCB。 应用领域 光耦合器可用于多种不同的用途和应用，包括： 输入和输出切换，尤其是在电子噪声环境下 开关电源 信号隔离 功率控制 PC/调制解调器通讯 控制晶体管和三端双向可控硅开关 尽管绝大多数光耦合器执行相对简单的开关电路控制，但最近的发展已允许更多的“智能”设备通过改变光源的亮度来传输编码信号。 光耦合器类似于继电器和隔离变压器，并且通常执行相关功能，但是它们具有几个明显的区别和优点。光耦合器通常： 比继电器更小更轻 具有更快的切换功能 只需更少的开关电流即可激活 由于其固态结构，特别是与机电继电器相比时，可提供最小的疲劳 由于上述原因，光耦合器在要求快速切换并利用低压传输的数字或微电子设备中非常常见。
种类 如下所述，光耦合器的类型取决于所用检测器的类型。某些类型具有不同的特性，因此更适合于特定应用。光耦合器通常以其“输出类型”来称呼；例如，一个光电晶体管设备可能被称为“具有光电晶体管输出的光耦合器”。 光电管 光电管光耦合器，也称为电阻式光隔离器，代表了最早的光耦合器设计。他们使用白炽灯泡，霓虹灯或LED作为光源，并使用硫化镉（CS）或硒化镉（CSe）光刻胶作为检测器。光电管的切换速度非常慢（从5到200毫秒），因此在很大程度上已经过时了，并且在鼎盛时期，它们被用于电话网络，复印机和工业自动化应用中。但是，它们在光耦合器之间是独特的，因为它们是无极性的，因此适合交流和直流操作。光电管光耦合器仍在少量生产，以用作廉价的增益控制或利基产品（如吉他放大器和电子乐器）中的压缩机。电阻LED光电隔离器有时也称为Vactrols。
光电二极管 光电二极管光耦合器将LED用作光源，将光电二极管用作检测器。它们具有极高的开关速度，但它们的电流传输率（即导致输出电流的输出电流与输入电流之比）通常非常低，通常小于1％。光电二极管光耦合器可以配备集成的LED驱动器和缓冲放大器，以实现极快的开关速度，从而补偿LED输出的延迟。这些器件被称为全逻辑光耦合器。 光电晶体管 像光电二极管设备一样，光电晶体管光耦合器具有LED光源。它们的输出电路由双极型光电晶体管或达林顿光电晶体管控制。两种类型的光电晶体管只能在一个方向上导电，因此它们仅适用于DC以及控制器和信号传输应用。晶体管光耦合器比光电二极管类型慢，但比光电管快得多。取决于单个设备的偏置，晶体管设备能够提供广泛的电流传输比，并且两种类型都非常适合“逐步增加”输入电流。为此，双极型晶体管光耦合器通常可输出高达其输入电流的120％，而达林顿器件则可输出高达600％的电流。 下面的两个示意图分别代表一个光电晶体管（左）和一个达林顿晶体管（右）光耦合器。请注意，达林顿器件由两个达林顿配置的堆叠双极晶体管组成。
电流传输比 电流传输率或CTR描述了输出电流与引起电流的输入电流之间的关系。这是一个最小值，表示为输入电流的百分比。典型的点击率指标约为10-50％，这些设备的工作方式与降压隔离变压器相似。旨在提高电流流入输出电路的光耦合器（通常具有光达林顿输出的那些）可以达到600％或更高。当输入光源最亮时，电流传输率达到最大值。为了有效控制输出电流，了解设备的CTR对于配置它至关重要。 下一篇光耦继电器及其类型详细
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