淺析光電耦合器在電子領域中的應用

光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的器件，光電耦合器的特點是可實現電信號的隔離傳輸，它可以傳輸交流信號，又可以傳輸直流信號，以實現“光-電-光”的轉化。光電耦合器具有傳輸效率高、隔離度好、抗干擾能力強、壽命長、體積小和質量小的優點，在電子行業使用范圍非常廣泛。下面通過實例，我們一起來了解光電耦合器在電子領域中的應用。

　　一、光電耦合器的應用

　　遠距離的光電隔離傳送

　　在電腦應用系統中，由于測控系統與被測和被控設備之間不可避免地要進行長線傳輸，信號在傳輸過程中很易受到干擾，導致傳輸信號發生畸變或失真;另外，在通過較長電纜連接的相距較遠的設備之間，常因設備間的地線電位差，導致地環路電流，對電路形成差模干擾電壓。為確保長線傳輸的可靠性，可采用光電耦合隔離措施，將2個電路的電氣連接隔開，切斷可能形成的環路，使他們相互獨立，提高電路系統的抗干擾性能。若傳輸線較長，現場干擾嚴重，可通過兩級光電耦合器將長線完全“浮置”起來。

　　傳輸長線的光耦浮置處理

　　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。

　　功率驅動電路中的光電隔離控制

　　在微機控制系統中，大量應用的是開關量的控制，這些開關量一般經過微機的I/O輸出，而I/O的驅動能力有限，一般不足以驅動一些點磁執行器件，需加接驅動介面電路，為避免微機受到干擾，須采取隔離措施。如可控硅所在的主電路一般是交流強電回路，電壓較高，電流較大，不易與微機直接相連，可應用光耦合器將微機控制信號與可控硅觸發電路進行隔離。電路實例如圖所示。

　　雙向可控硅(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。

　　二、光電耦合器的特殊應用

　　1、用作固體繼電器

　　采用光電耦合器作固體繼電器具有體積小、耦合密切、驅動功率小、動作速度快、工作溫度范圍寬等優點。圖3所示是一個光電耦合器用作固體繼電器的實際電路圖，它的左半部分電路可用于將輸入的電信號Vi變成光電耦合器內發光二極管發光的光信號;而右半部分電路則通過光電耦合器內的光敏三極管再將光信號還原成電信號，所以這是一種非常好的電光與光電聯合轉換器件。光電耦合器的電流傳輸比為20%，耐壓為150V，驅動電流在8～20mA之間。在實際使用中，由于它沒有一般電磁繼電器常見的實際接點，因此不存在接觸**和燃弧打火等現象，也不會因受外力或機械沖擊而引起誤動作。所以，它的性能比較可靠，工作十分穩定。

　　2.光電耦合器在電話保安裝置中應用

　　為了防止電話線路被并機竊用或電話機被盜用通話，可以利用光電耦合器來設計一個簡單實用的電話保安電路，由VD1～VD4組成極性轉換電路。由于在將本保安器接入電話線路中時，不需要分清電話線路反饋電壓的極性，因此，使用該保安器可以給安裝帶來很大的方便。

　　3.用光電耦合器代替音頻變壓器

在線性電路中，兩級放大器之間常用音頻變壓器作耦合。這種耦合的缺點是會在變壓器鐵芯片中損耗掉一部分功率，并可能造成某些失真。而如果選用光電耦合器來代替音頻變壓器就可以克服上述這些缺點。當輸入信號Vi經三極管BG1、BG2前級放大之后，驅動光電耦合器左邊的LED發光，并被右邊的光敏管全部吸收并轉換成電信號，此信號經后級電路BG3放大，并由該管的發射極通過電容器C3后輸出一個不失真的放大信號V0。由于該電路將前后兩級放大器之間完全隔離，因而杜絕了地環路可能引起的干擾。同時由于該電路還具有消噪功能，因此避免了信號的失真。整個電路的總增益可望達到20dB以上，帶寬約120kHz。

            光電耦合器（光電耦合電路）的主要作用是隔離傳輸和隔離控制，另外，光電耦合器還可以用作繼電器、代替音頻變壓器等。