光耦线性化与线性光耦器件的应用

光耦合器在开关电源中的作用
光耦合器在开关电源中的作用主要是隔离、提供反馈信号和开关。

1. 隔离作用：光耦合器能很好地隔离输入信号和输出信号，使其不受彼此的干扰。

在单片开关电源中，应用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，以实现精密稳压。

2. 提供反馈信号：光耦合器在开关电源中还可以为各种电路提供反馈信号。

当输出电压低于齐纳管电压时，光耦会打开，增加占空比以增加输出电压；反之，当输出电压过高时，光耦会关闭，降低占空比，导致输出电压下降。

3. 开关作用：在开关电源电路中，光耦的电源由高频变压器的二次电压提供。

当高频变压器二次负载过载或开关电路故障时，没有光耦电源，光耦控制开关电路不振动，以保护开关管不被烧毁。

此外，光耦合器还具有单向传输、抗干扰能力强、工作稳定、无触点、应用寿命长和传输效率高等优点。

光耦的作用及工作原理
光耦是一种使用光电效应的器件，主要用于电气信号的隔离和传输。

它由发光二极管（LED）和光敏三极管（光电晶体管）组成，通过光的转换将电信号转化为光信号，再通过光信号传递给另一端的光敏三极管而恢复为电信号。

光耦的工作原理如下：当给LED端加上正向电压时，LED会发出光。

这个时候，光会穿过耦合区域进入光敏三极管。

光敏三极管的光电效应会使该器件的电阻发生变化，形成一个等效的电流。

当光强足够强时，光敏三极管的电流将接近最大值；当光强足够弱时，电流接近于零。

根据光敏三极管的输出电流变化，可以实现对输入信号的隔离和传输。

光耦主要有两个作用：隔离和传输。

首先，光耦能够实现输入信号和输出信号之间的电气隔离，能够有效地防止噪声、干扰和电流尖峰等问题对系统的影响。

其次，光耦能够将输入信号转化为光信号，并可通过光纤等光介质进行传输。

光信号具有较高的传输速率和抗干扰能力，适用于远距离传输和高速传输需求。

需要注意的是，在使用光耦时，应根据实际需求选择适当的型号和参数，确保所选光耦的输入电流和输出电流能够满足系统要求，并保证光信号的传输质量和稳定性。

光耦合器的压力及应用令狐采学光耦合器（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—光—电”转换。

以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。

工作原理耦合器以光为媒介传输电信号。

它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得1553b耦合器线缆接头到广泛的应用。

目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。

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—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。

由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。

所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。

在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大提高计算机工作的可靠性。

光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无光耦影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。

光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR）、仪器仪表、通信设备及微机接口中。

光电耦合器的作用与选型技巧经验总结光电耦合器(简称光耦)，是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。

光电耦合器可根据不同要求，由不同种类的发光元件和光敏元件组合成许多系列的光电耦合器。

本篇文章主要以线性与非线性两个方面分别介绍光电耦合器的作用，以及华强北IC代购网工程师的一些光电耦合器选型技巧经验总结，望对大家的电路设计有所帮助。

光电耦合器的作用介绍1、线性光电耦合器线性光耦器件又分为两种：无反馈型和反馈型；无反馈型线性光耦器件实际上是在器件的材料和生产工艺上采取一定措施(使得光耦器件的输入输出特性的非线性得到改善。

但由于固有特性，改善能力十分有限。

这种光耦器件主要用于对线性区的范围要求不大的情况，例如开关电源的电压隔离反馈电路中经常使用的PC816A和NEC2501H等线性光耦。

不过这种光耦器件只是在有限的范围内线性度较高，所以不适合使用在对测试精度以及范围要求较高的场合。

另一种线性光耦是反馈型器件。

其作用原理是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈，通过这样的方式来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。

这种器件例如德州仪器公司曾经出品现已停产的TIL300A，CLARE公司生产的LOC 系列线性光耦，惠普公司生产的HCNR200/201线性光耦等。

2、非线性光电耦合器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。

如4N25、4N26、4N35、4N36。

选型技巧经验总结在设计光耦光电隔离电路时必须正确选择光耦合器的型号及参数，选型经验总结如下：1、由于光电耦合器为信号单向传输器件，而电路中数据的传输是双向的，电路板的尺寸要求一定，结合电路设计的实际要求，就要选择单芯片集成多路光耦的器件；2、光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是不小于500%。

光耦线性化与线性光耦器件的应用摘要：比较全面的介绍了光耦器件在模拟信号隔离测试中的应用，并且指出了保证测试精度需要采取的措施。

关键词：光耦；线性；反馈；模拟信号1引言在单片机测试系统的设计过程中，被测试对象信号的隔离对整个系统的正常工作具有重要作用。

这里主要有两方面的考虑：（1）保护被测试对象和测试电路，使其不会因为被测试对象或测试电路的故障而影响整个系统的工作。

（2）减小环境干扰对测试电路的影响。

为保护后级设备、保证测量结果的有效性，测试电路与被测电路必须做到严格的电气隔离。

光电耦合器因其良好的性能和抗干扰能力而被广泛地应用于输入和输出信号的电气隔离。

但是，在利用光电耦合器的线性耦合直接对模拟信号进行隔离传输时，由于光电耦合器内部发光二级管和光敏三级管的伏安特性，使得光电耦合器的线性区实际上比较小并且存在一定程度的非线性失真。

由于光电耦合器件非线性的输入输出特性所限，一般来讲，光耦器件主要应用于数字信号的隔离，而较少用于模拟信号的隔离。

目前对于模拟电信号的隔离主要有2种方法：一种是采用诸如霍尔器件等特殊传感器，但其价格较贵；另一种是首先进行A／D转换或V／F转换，再用光耦进行隔离的方法，但处理过程较为复杂，并且不能使用单片机内置的A／D口。

如果能够使用光耦器件完成对模拟信号的隔离，无疑是很有意义的。

2普通光耦器件的线性化使用光电耦合器由发光器和受光器2部分组成，发光器是一个发光二级管，受光器是一个光敏三级管，二者密封在同一管壳内。

当受光器接受光照时，产生电流输出。

由于电信号以光线为传输介质，因而实现了输入和输出信号在电气上的良好隔离。

但是，在利用光电耦合器的线性耦合直接对模拟信号进行隔离传输时，由于光电耦合器内部发光二级管和光敏三级管的伏安特性，使得光电耦合器的线性区实际上存在一定程度的非线。

光耦的使用方法有哪些光耦是一种将输入光信号转换为输出电信号的器件，通常由发光二极管（LED）和光敏二极管（光电晶体管）构成。

光耦广泛应用于电子电路中，用于实现输入和输出之间的电气隔离，提高系统的稳定性和安全性。

以下是光耦的使用方法及其在电路中的应用：1. 光耦的基本原理光耦的工作原理是利用发光二极管产生的光信号激发光敏二极管，从而在光敏二极管中产生电信号。

通过控制输入光信号的强弱，可以在输出端获得相应的电信号，实现电气隔离的功能。

2. 使用光耦实现电气隔离在一些需要隔离输入和输出信号的电路中，可以使用光耦来进行电气隔离。

例如，在控制系统中，可以使用光耦将控制信号与执行部分隔离，以避免干扰和提高系统的稳定性。

3. 光耦的应用于继电器驱动光耦常用于继电器的驱动电路中，通过光耦隔离输入信号与继电器的控制端，可以实现对继电器的远程控制。

这种应用方式能够有效减少电气干扰，提高系统的可靠性。

4. 光耦的应用于开关控制在一些需要隔离输入信号与开关控制电路的应用中，可以使用光耦来实现隔离。

通过光耦输出的电信号来控制开关电路，同时保证输入信号与开关电路之间的电气隔离，确保系统安全稳定运行。

5. 使用光耦进行信号隔离与传输光耦还常用于信号隔离与传输的应用场景中。

例如，将传感器反馈的信号通过光耦隔离传输到主控制器，可以确保传感器信号不会影响到主控制器的正常运行，提高系统的可靠性。

6. 小结总的来说，光耦作为一种用于实现电气隔离的器件，在电子电路中有着广泛的应用。

通过合理地设计和使用光耦，可以实现输入输出信号的隔离，提高系统的稳定性和安全性，是电子电路设计中常用的重要元件之一。

光耦的作用及工作原理光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。

光耦合器以光为媒介传输电信号。

它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。

目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。

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—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。

由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。

所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。

在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。

光耦合器是70年代发展起来的新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。

在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。

学习笔记：光耦的主要作用就是隔离作用，如信号隔离或光电的隔离。

隔离能起到保护的作用，如一边是微处理器控制电路，另一边是高电压执行端，如市电启动的电机，电灯等等，就可以用光耦隔离开。

当两个不同型号的光耦只有负载电流不同时，可以用大负载电流的光耦代替小负载电流的光耦。

以六脚光耦TLP641J为例，说明其原理。

一个光控晶闸管（photo-thyristor）耦合（couple to）一个砷化镓（gallium arsenide）红外发光二极管（diode）组成。

光耦的特性及应用技巧本文从光电耦合器的基本结构、性能特点出发，针对实际应用中可能遇到的非线性、响应速度、功率接口设计三个方面，提出了相应的几种电路设计方案，并介绍了各种不同类型的光电耦合器及其应用实例。

根据本文的叙述可知，如果业余爱好者把光耦用于音频电路，虽然谈不上“高保真”，但是从实际应该的角度来说是完全可以的。

光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。

是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。

用于传递模拟信号的光耦合器的发光器件为二极管、光接收器为光敏三极管。

当有电流通过发光二极管时，便形成一个光源，该光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管产生集电极电流，该电流的大小与光照的强弱，亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。

由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，故性能稳定，抗干扰能力强。

发光管和光敏管之间的耦合电容小（2pf左右）、耐压高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。

输入和输出间的电隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。

此外，因其输入电阻小（约10Ω），对高内阻源的噪声相当于被短接。

因此，由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气性能。

从光耦合器的转移特性与温度的关系可以看出，若使光耦合器构成的模拟隔离电路稳定实用，则应尽量消除暗电流（ICBO）的影响，以提高线性度，做到静态工作点IFQ随温度的变化而自动调整，以使输出信号保持对称性，使输入信号的动态范围随温度变化而自动变化，以抵消β值随温度变化的影响，保证电路工作状态的稳定性。

光电耦合器可根据不同要求，由不同种类的发光元件和光敏元件组合成许多系列的光电耦合器。

目前应用最广的是发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器，其内部结构如图1a所示。

光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，输入与输出在电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。

光电耦合器及其应用光电耦合器也被称为光电隔离器，简称光耦。

光电耦合器是以光为传输媒介来传输电信号的器件。

通常把发光二极管与光敏晶体管封装在同一管壳内，当光电耦合器的输入端加电信号时发光二极管发出光线，光敏晶体管接收光线之后从输出端产生电流流出，光电耦合器的光-电反应是随着光的变化而变化的，从而实现了“电-光-电”的转换，实现隔离电信号的传递。

线性光电耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，并且得到了广泛的应用。

光电耦合器的主要优点是单向信号传输，使输入信号和输出信号实现了隔离，具有很强的抗干扰能力。

光电耦合器具有使用寿命长、传输效率高、体积小等特点，在电子电路中得到了广泛的应用。

光电耦合器可以广泛用于级间耦合、信号传输、电气隔离、电路开关及电平转换等应用场合。

在开关电源电路中可以利用光电耦合器来构成反馈回路，通过光电耦合器的调整、控制输出电压，达到稳定输出电压的目的。

电流传输比CTR是光电耦合器的重要参数，通常用直流电流传输比来表示。

当输出电压保持恒定时，电流传输比CTR等于直流输出电流与直流输入电流的百分比。

采用一只光敏晶体管的光电耦合器，电流传输比CTR的范围大多为20%~300%（如4N35），光电耦合器PC817的电流传输比CTR 为80%~160%，达林顿型光电耦合器（如4N30）的电流传输比CTR 可达100%~5000%。

这表明要获得同样的输出电流，后者只需较小的输入电流。

光电耦合器按输入、输出信号之间的线性与非线性关系可以分为线性光电耦合器和非线性光电耦合器两大类。

根据不同的用途，可选用不同类型的光电耦合器。

普通光电耦合器的CTR与输入电流关系是非线性的，在输入电流较小时的非线性失真尤为严重，因此它不适合传输模拟信号。

线性光电耦合器的CTR与输入电流关系具有良好的线性度，特别是小信号时，其交流电流传输比很接近于直流电流传输比CTR值，因此适合于传输模拟电压或电流信号，输出与输入之间呈线性关系，这是线性光电耦合器的重要特性。

3.19 光耦合器件的应用 一．实验目的1． 熟悉光耦合器件及其种类，基本掌握常用光耦合器件的使用。

2． 会设计调试光耦合器件的常用电路类型。

二．实验原理1． 器件简介光电耦合器是一种电信号的耦合器件，它一般是将发光二极管和光敏二极管的光路耦合在一起，输入和输出之间可以不共地，输入信号加于发光二极管上，输出信号由光敏二极管取出。

光耦合器传输的信号可以为数字信号，也可以为模拟信号，只是对器件要求不同，故选择时应针对输入信号选择相应的光电耦合器。

模拟信号所用光耦常称为线性光耦，光电耦合器在传输信号的原理上与隔离变压器相同，但它体积小，传输信号的频率高，使用方便，光电耦合器一般采用DIP 封装。

光电耦合器常用在接口电路中，作为两种供电电路间的信号转换，常见光电耦合器如GO —100系列、GO —200系列和GO —300系列，其内部电路如图3-19-1、图3-19-2、图3-19-3，三极管输出系列4N25/26/27，内部电路如图3-19-4。

其典型应用如图3-19-5、图3-19-6所示。

bce+-空图3-19-1 G0-100系列图3-19-2 G0-200系列图3-19-3 G0-300系列图3-19-4 4N25/26/27V o图3-19-5 线形应用图3-19-6 非线形应用由图3-19-5可看出，信号经运放放大后，驱动二极管，光电耦合器作其负载，经光电耦合器后，信号到达了输出端，且供电电压由另一组电源供电实现了输入和输出间的电气隔离。

图3-19-6所示电路，是典型的继电器驱动电路。

为了实验的方便，这里选择的是小电流驱动，实际应用时，可实现大电流驱动，比如控制总电源的切断与接通。

2． 设计举例以图3-19-6为例。

先看T 1管。

输入信号为开关信号，当高电平时，U i =3.5V ,此时基极电流限制在1mA 左右，故有mA 1R U U 1b BEi =-，所以，有：1b BEi 1b I U U R -=3-19-1=Ω=-K 8.217.05.3 取Ω=K 3R 1b 。