本文主要是關(guān)于光耦開(kāi)關(guān)的相關(guān)介紹，并著重對(duì)光耦開(kāi)關(guān)的輸出端型號(hào)及其應(yīng)用進(jìn)行了詳盡的闡述。
光耦開(kāi)關(guān)的輸出端輸出的型號(hào)有什么不一樣
以下圖為例：
3和4是當(dāng)開(kāi)關(guān)用的，沒(méi)有照射的時(shí)候3和4是截止的，相當(dāng)于斷開(kāi)，有光照射的時(shí)候，三極管瞬間飽和導(dǎo)通，3和4解釋一根線了，就是導(dǎo)通狀態(tài)。這樣說(shuō)吧，3和4這邊是NPN管子。
光耦在開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路中的作用
光電耦合器在開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路中的作用是傳遞開(kāi)關(guān)量信號(hào)并實(shí)現(xiàn)電路間的電氣隔離和濾除噪音和干擾。
（1）光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105～106Ω。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的噪聲電壓會(huì)很小，只能形成很微弱的電流，由于沒(méi)有足夠的能量而不能使二極管發(fā)光，從而被抑制掉了。
（2）光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒(méi)有電氣聯(lián)系，也沒(méi)有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾噪聲都很難通過(guò)光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號(hào)的產(chǎn)生。
（3）光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號(hào)線短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀器|儀表。因?yàn)楣怦詈掀骷妮斎牖芈泛洼敵龌芈分g可以承受幾千伏的高壓。
（4）光電耦合器的響應(yīng)速度極快，其響應(yīng)延遲時(shí)間只有10μs左右，適于對(duì)響應(yīng)速度要求很高的場(chǎng)合。
光耦開(kāi)關(guān)的應(yīng)用
光耦作為一個(gè)隔離器件已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，無(wú)處不在。一般大家在初次接觸到光耦時(shí)往往感到無(wú)從下手，不知設(shè)計(jì)對(duì)與錯(cuò)，隨著遇到越來(lái)越多的問(wèn)題，才會(huì)慢慢有所體會(huì)。
本文就三個(gè)方面對(duì)光耦做討論：光耦工作原理；光耦的CTR 概念；光耦的延時(shí)。本討論也有認(rèn)識(shí)上的局限性，但希望能幫助到初次使用光耦的同事。
1 理解光耦
光耦是隔離傳輸器件，原邊給定信號(hào)，副邊回路就會(huì)輸出經(jīng)過(guò)隔離的信號(hào)。對(duì)于光耦的隔離容易理解，此處不做討論。以一個(gè)簡(jiǎn)單的圖（圖.1）說(shuō)明光耦的工作：原邊輸入信號(hào)Vin，施加到原邊的發(fā)光二極管和Ri 上產(chǎn)生光耦的輸入電流If，If驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，使得副邊的光敏三極管導(dǎo)通，回路VCC、RL 產(chǎn)生Ic，Ic經(jīng)過(guò)RL產(chǎn)生Vout，達(dá)到傳遞信號(hào)的目的。原邊副邊直接的驅(qū)動(dòng)關(guān)聯(lián)是CTR（電流傳輸比），要滿足Ic≤If*CTR。
圖.1。
光耦一般會(huì)有兩個(gè)用途：線性光耦和邏輯光耦，如果理解？
工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的光耦副邊三極管飽和導(dǎo)通，管壓降《0.4V，Vout約等于Vcc（Vcc-0.4V左右），Vout 大小只受Vcc大小影響。此時(shí)Ic《If*CTR，此工作狀態(tài)用于傳遞邏輯開(kāi)關(guān)信號(hào)。工作在線性狀態(tài)的光耦，Ic=If*CTR，副邊三極管壓降的大小等于Vcc-Ic*RL，Vout= Ic*RL=（Vin-1.6V）/Ri * CTR*RL，Vout 大小直接與Vin 成比例，一般用于反饋環(huán)路里面 （1.6V 是粗略估計(jì)，實(shí)際要按器件資料，后續(xù)1.6V同） 。
對(duì)于光耦開(kāi)關(guān)和線性狀態(tài)可以類(lèi)比為普通三極管的飽和放大兩個(gè)狀態(tài)。
所以通過(guò)分析實(shí)際的電路，除去隔離因素，用分析三極管的方法來(lái)分析光耦是一個(gè)很有效的方法。此方法對(duì)于后續(xù)分析光耦的CTR 參數(shù)，還有延遲參數(shù)都有助于理解。
2 光耦CTR
概要：
1）對(duì)于工作在線性狀態(tài)的光耦要根據(jù)實(shí)際情況分析；
2）對(duì)于工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的光耦要保證光耦導(dǎo)通時(shí)CTR 有一定余量；
3）CTR受多個(gè)因素影響。
2.1 光耦能否可靠導(dǎo)通實(shí)際計(jì)算
舉例分析，例如圖.1中的光耦電路，假設(shè) Ri = 1k，Ro = 1k，光耦CTR= 50%，光耦導(dǎo)通時(shí)假設(shè)二極管壓降為1.6V，副邊三極管飽和導(dǎo)通壓降Vce=0.4V。輸入信號(hào)Vi 是5V的方波，
輸出Vcc 是3.3V。Vout 能得到3.3V 的方波嗎？
我們來(lái)算算：If = （Vi-1.6V）/Ri = 3.4mA
副邊的電流限制：Ic’ ≤ CTR*If = 1.7mA
假設(shè)副邊要飽和導(dǎo)通，那么需要Ic’ = （3.3V – 0.4V）/1k = 2.9mA，大于電流通道限制，所以導(dǎo)通時(shí)，Ic會(huì)被光耦限制到1.7mA， Vout = Ro*1.7mA = 1.7V
所以副邊得到的是1.7V 的方波。
為什么得不到3.3V 的方波，可以理解為圖.1 光耦電路的電流驅(qū)動(dòng)能力小，只能驅(qū)動(dòng)1.7mA 的電流，所以光耦會(huì)增大副邊三極管的導(dǎo)通壓降來(lái)限制副邊的電流到1.7mA。
解決措施：增大If；增大CTR；減小Ic。對(duì)應(yīng)措施為：減小Ri 阻值；更換大CTR 光耦；增大Ro 阻值。
將上述參數(shù)稍加優(yōu)化，假設(shè)增大Ri 到200歐姆，其他一切條件都不變，Vout能得到3.3V的方波嗎？
重新計(jì)算：If = （Vi – 1.6V）/Ri = 17mA；副邊電流限制Ic’ ≤ CTR*If = 8.5mA，遠(yuǎn)大于副邊飽和導(dǎo)通需要的電流（2.9mA），所以實(shí)際Ic = 2.9mA。
所以，更改Ri 后，Vout 輸出3.3V 的方波。
開(kāi)關(guān)狀態(tài)的光耦，實(shí)際計(jì)算時(shí)，一般將電路能正常工作需要的最大Ic 與原邊能提供的最小If 之間Ic/If 的比值與光耦的CTR 參數(shù)做比較，如果Ic/If ≤CTR，說(shuō)明光耦能可靠
導(dǎo)通。一般會(huì)預(yù)留一點(diǎn)余量（建議小于CTR 的90%）。
工作在線性狀態(tài)令當(dāng)別論。
2.2 CTR受那些因素影響
上一節(jié)說(shuō)到設(shè)計(jì)時(shí)要保證一定CTR 余量。就是因?yàn)镃TR的大小受眾多因素影響，這些因素之中既有導(dǎo)致CTR只離散的因素（不同光耦），又有與CTR 有一致性的參數(shù)（殼溫/If）。
1）光耦本身：
以8701為例，CTR 在Ta=25℃/If=16mA時(shí)，范圍是（15%~35%）說(shuō)明 8701 這個(gè)型號(hào)的光耦，不論何時(shí)/何地，任何批次里的一個(gè)樣品，只要在Ta=25℃
/If=16mA 這個(gè)條件下，CTR 是一個(gè)確定的值，都能確定在15%~35%以?xún)?nèi)。計(jì)算導(dǎo)通時(shí)，要以下限進(jìn)行計(jì)算，并且保證有余量。計(jì)算關(guān)斷時(shí)要以上限。
2）殼溫影響：
Ta=25℃條件下的CTR 下限確定了，但往往產(chǎn)品里面溫度范圍比較大，比如光耦會(huì)工作在（-5~75℃）下，此種情況下CTR 怎么確定？還是看8701 的手冊(cè)：有Ta-CTR關(guān)系圖：
從圖中看出，以25 度的為基準(zhǔn)，在其他條件不變的情況下，-5 度下的CTR 是25 度下的0.9 倍左右，75 度下最小與25 度下的CTR 持平。
所以在 16mA/（-5~75℃）條件下，8701的CTR 最小值是15%*0.9 = 13.5%
3） 受If 影響。
假設(shè)如果實(shí)際的If是3.4mA，那么如何確定CTR在If=3.4mA / Ta=（-5~75℃）條件下的最小CTR 值。
查看 8701 的If-CTR 曲線。圖中給出了三條曲線，代表抽取了三個(gè)樣品做測(cè)試得到的If-CTR 曲線，實(shí)際只需要一個(gè)樣品的曲線即可。
注：此圖容易理解為下限/典型/上限三個(gè)曲線，其實(shí)不然。大部分圖表曲線只是一個(gè)相對(duì)關(guān)系圖，不能圖中讀出絕對(duì)的參數(shù)值。
計(jì)算：選用最上面一條樣品曲線，由圖中查出，
If=16mA 時(shí)CTR 大概28%，
在If=3.4mA時(shí)CTR 大概在46%。3.4mA 是16mA 時(shí)的46%/28% = 1.64倍；
所以，在 If=3.4mA / （-5~75℃），CTR下限為13.5% * 1.64 = 22.2%
以上所有分析都是基于8701 的，其他光耦的特性曲線需要查用戶(hù)手冊(cè)，分析方法一樣。
3 光耦延時(shí)
上述CTR 影響到信號(hào)能不能傳過(guò)去的問(wèn)題，類(lèi)似于直流特性。下面主要分析光耦的延時(shí)
特性，即光耦能傳送多快信號(hào)。
涉及到兩個(gè)參數(shù)：光耦導(dǎo)通延時(shí)tplh 和光耦關(guān)斷延時(shí)tphl，以8701 為例：在
If=16mA/Ic=2mA 時(shí)候，關(guān)斷延時(shí)最大0.8uS，導(dǎo)通延時(shí)最大1.2uS。所以用8701 傳遞500k
以上的開(kāi)關(guān)信號(hào)就需要不能滿足。
結(jié)語(yǔ)
關(guān)于光耦開(kāi)關(guān)的相關(guān)介紹就到這了，希望本文能對(duì)你有所幫助。