[讨论] 来说说电路中为什么要使用光耦器件？

信号隔离的目的之一是从电路上把干扰源和易干扰的部分隔离开来，使测控装置与现场仅保持信号的联系，但不直接发生电联系。

一、电路中为什么要使用光耦器件？

电气隔离的要求。A与B电路之间，要进行信号的传输，但两电路之间由于供电级别过于悬殊，一路为数百伏，另一路为仅为几伏；两种差异巨大的供电系统，无法将电源共用；

A电路与强电有联系，人体接触有触电危险，需予以隔离。而B线路板为人体经常接触的部分，也不应该将危险高电压混入到一起。两者之间，既要完成信号传输，又必须进行电气隔离；

运放电路等高阻抗型器件的采用，和电路对模拟的微弱的电压信号的传输，使得对电路的抗干扰处理成为一件比较麻烦的事情——从各个途径混入的噪声干扰，有可能反客为主，将有用信号“淹没”掉；

除了考虑人体接触的安全，又必须考虑到电路器件的安全，当光电耦合器件输入侧受到强电压（场）冲击损坏时，因光耦的隔离作用，输出侧电路却能安全无恙。

以上四个方面的原因，促成了光耦器件的研制、开发和实际应用。光耦的基本作用，是将输入、输出侧电路进行有效的电气上的隔离；能以光形式传输信号；有较好的抗干扰效果；输出侧电路能在一定程度上得以避免强电压的引入和冲击。

常见的隔离方法有：光电隔离、变压器隔离、LEM电压电流模块等方法。变压器隔离应用于电路主电源与控制电路之间的隔离，但变压器体积大，不易安装。LEM电压电流模块是一种霍尔元件，精确性高，响应速度快，但成本较高。光耦的性价比较高，且使用简单，因此常用光耦来进行隔离。

光电耦合器件的输入端是发光二极管，输出管是光电三极管，输入和输出电器上完全隔离。光耦是电流驱动器件，输入阻抗很小，有很强的抗共模干扰能力。

二、光电耦合器件的一般属性：

1、结构特点：输入侧一般采用发光二极管，输出侧采用光敏晶体管、集成电路等多种形式，对信号实施电-光-电的转换与传输。

2、输入、输出侧之间有光的传输，而无电的直接联系。输入信号的有无和强弱控制了发光二极管的发光强度，而输出侧接受光信号，据感光强度，输出电压或电流信号。

3、输入、输出侧有较高的电气隔离度，隔离电压一般达2000V以上。能对交、直流信号进行传输，输出侧有一定的电流输出能力，有的可直接拖动小型继电器。特殊型光耦器件能对毫伏，甚至微伏级交、直流信号进行线性传输。

4、因光耦的结构特性，输入、输出侧需要相互隔离的独立供电电源，即需两路无“共地”点的供电电源。下述一、二类光耦输入侧由信号电压提供了输入电流通路，但实质上输入信号回路，也是有一个供电支路的；而线性光耦，则输入侧与输出侧一样，是直接接有两种相隔离的供电电源的。

光耦器件的输入特性与普通的二极管类似，不同之处在于（1）光耦的正向死区较大，一般为1V左右。（2）反向击穿电压较小，一般为6V左右。

输出端为光敏三极管，因此输出特性与普通三极管类似。

传输特性。光耦器件的传输特性一般用电流传输比来表示。由于电流传输比较小，一般用百分比来表示。

三、经常用到的光电耦合器件，有三种类型

1、一种为三极管型光电耦合器，如PC816、PC817、4N35等，常用于开关电源电路的输出电压采样和误差电压放大电路，也应用于变频器控制端子的数字信号输入回路。结构最为简单，输入侧由一只发光二极管，输出侧由一只光敏三极管构成，主要用于对开关量信号的隔离与传输；

2、第二种为集成电路型光电耦合器，如6N137、HCPL2601等，输入侧发光管采用了延迟效应低微的新型发光材料，输出侧为门电路和肖基特晶体管构成，使工作性能大为提高。其频率响应速度比三极管型光电耦合器大为提高，在变频器的故障检测电路和开关电源电路中也有应用；

3、第三种为线性光电耦合器，如A7840、HCNR200。结构与性能与前两种光耦器件大有不同。加入负反馈消除非线性。在电路中主要用于对mV级微弱的模拟信号进行线性传输，在变频器电路中，往往用于输出电流的采样与放大处理、主回路直流电压的采样与放大处理。