光电耦合器的实用技巧

 

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。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。对于既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分的工业应用测控系统，
采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到抗干扰目的。但是，使用光耦隔离需
要考虑以下几个问题：

 

① 光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题；

 

② 光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题；

 

③ 如果输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口设计问题。

1 光电耦合器非线性的克服
光电耦合器的输入端是发光二极管，因此，它的输入特性可用发光二极管的伏安特性来表
示，如图

1b 所示；输出端是光敏三极管，因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性，

如图

1c 所示。由图可见，光电耦合器存在着非线性工作区域，直接用来传输模拟量时精度

较差。

图

1 光电耦合器结构及输入、输出特性

解决方法之一，利用

2 个具有相同非线性传输特性的光电耦合器，T1 和 T2，以及 2 个射极

跟随器

A1 和 A2 组成，如图 2 所示。如果 T1 和 T2 是同型号同批次的光电耦合器，可以认

为 他 们 的 非 线 性 传 输 特 性 是 完 全 一 致 的 ， 即

K1(I1)=K2(I1) ， 则 放 大 器 的 电 压 增 益

G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可见，利用 T1 和 T2 电流传输特
性的对称性，利用反馈原理，可以很好的补偿他们原来的非线性。