一、光耦简介：

光电耦合器（光耦）是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成，发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。

图1：光耦的内部构造

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。

图2：各种光耦器件

二、光耦的分类：

光耦器件常用的八大分类方式如下：

1.按光路径：可分为外光路光电耦合器（又称光电断续检测器）和内光路光电耦合器。

2.按通道数量分：可分为单通道，双通道和多通道光电耦合器。

3.按输出形式分

（1）光敏器件输出型，其中包括光敏二极管输出型，光敏三极管输出型，光电池输出型，光可控硅输出型等。

（2）NPN三极管输出型，其中包括交流、直流输入型，互补输出型等。

（3）达林顿三极管输出型，其中包括交流、直流输入型。

（4）逻辑门电路输出型，其中包括门电路、施密特触发、三态门电路输出型等。

（5）低导通输出型（输出低电平毫伏数量级）。

（6）光开关输出型（导通电阻小余10Ω）。

（7）功率输出型（IGBT/MOSFET等输出）。

4.按速度分：低速光耦（光敏三极管、光电池等输出型），速度通常低于100Kbps，高速光电耦合器（光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型），速率几百Kbps以上，甚至可达数百Mbps。

5.按传输信号分：可分为数字型光电耦合器（OC门输出型，图腾柱输出型及三态门电路输出型等）和线性光电耦合器（可分为低漂移型，高线性型，宽带型，单电源型，双电源型等）。

6.按隔离特性分：可分为普通隔离光电耦合器（一般光学胶灌封低于5000V，空封低于2000V）和高压隔离光电耦合器（可分为10kV，20kV，30kV等）。

7.按工作电压分：可分为低电源电压型光电耦合器（一般5～15V）和高电源电压型光电耦合器（一般大于30V）。

8.按封装形式分：可分为同轴型，双列直插型，TO封装型，扁平封装型，贴片封装型，以及光纤传输型等。

三、光耦的基本工作特性

1.共模抑制比很高：在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。

2.输出特性：光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。

3.隔离特性

（1）隔离电压Vio（Isolation Voltage）光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值，最高隔离电压通常可至上千伏。

（2）隔离电容Cio（Isolation Capacitance）：光耦合器件输入端和输出端之间的电容值，通常2pF以内。

（3）隔离电阻Rio：（Isolation Resistance）半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值，通常大于10^11欧姆。

4.传输特性：

（1）电流传输比CTR（Current Transfer Radio）：输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。

（2）上升时间Tr （Rise Time）& 下降时间Tf（Fall Time）：光电耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波，输出端管则输出相应的脉冲波，从输出脉冲前沿幅度的10%到90%，所需时间为脉冲上升时间tr。从输出脉冲后沿幅度的90%到10%，所需时间为脉冲下降时间tf。

5.光电耦合器可作为线性耦合器使用。

在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。

四、光耦的应用场景

1.用作固体继电器：具有体积小、耦合紧密、驱动功率小、动作速度快、工作温度范围宽等优点。

2.在电话安全设备中的应用：能够防止通过电话进行线路被并机窃用或电话机被盗用通话。

3.代替音频变压器：在线性电路中，音频变压器通常用于两级放大器之间的耦合。

4.在逻辑电路上的应用：光耦可用于形成各种逻辑电路。由于光耦的抗干扰性能和隔离性能优于晶体管，所以由光耦构成的逻辑电路更为可靠。

5.作为固体开关应用：控制电路与开关之间具有良好的电气隔离。

6.在触发电路中的应用：将光电耦合器用于双稳态输出控制电路，可有效地提高解决实际输出与负载隔离地面的问题。

7.脉冲信号放大系统电路中的应用：以放大数字脉冲信号。

8.在线性电路中的应用：线性电路采用线性光耦，线性度高，隔离性能好。

9.特殊场合的应用：光耦合器也可以用于高压控制，代替变压器，代替接触式继电器，以及A/D电路。

图3：光耦的主要应用领域

通信领域：在通信设备中，光耦可以用于信号隔离、光电转换等功能。例如，在数字隔离器中，光耦可以隔离数字信号和传输媒介之间的电气连接，防止信号噪声的传播。在光通信系统中，光耦可以将光信号转换为电信号，从而实现信号的放大和再生。

计算机领域：光耦通常用于隔离计算机和外部设备之间的电气连接。例如，将光耦应用于计算机串行端口上，可以隔离计算机和串行设备之间的电气连接，从而实现信号的隔离和保护。

医疗领域：光耦通常被用于隔离医疗设备和患者之间的电气连接。例如，在心脏起搏器中，光耦可以将信号隔离，从而防止电气噪声干扰。

工业控制：在电力控制回路中，光耦可以将控制信号和高压回路之间进行隔离，从而防止高压回路的电气噪声对控制信号的干扰。在电机控制回路中，光耦可以将控制信号和电机驱动回路之间进行隔离，从而实现电机的精确控制。

五、光耦的选型：

在光耦选型时一般需要考虑如下几个参数：

（1）线性还是非线性：应用场景为开关信号的可以选择非线性光耦，需要传输模拟量则要选择线性光耦。

（2）速度：根据应用场景要求，选择低速光耦（光敏三极管，响应速度微秒级）或者高速光耦（光敏二极管，响应速度纳秒级）。

（3）隔离电压：光耦是起隔离作用的元器件，隔离性能就需要通过隔离电压这个参数来体现，隔离电压的意思是光耦的输入和输出之间短时间所能承受不被击穿电压的最大值。

（4）电流传输比CTR：这个参数指的是输出电流和输入电流之间的百分比值，CTR值越大，表明光耦越省电，相对的也更容易受到干扰，反之亦然。

（5）工作温度：所有光耦都有一个温度范围，在选型时可以根据自己的应用场景（商规/工规/车规）和需求来选择工作温度参数。

（6）封装：根据电路、PCB结构空间来确定是选择单通道还是多通道产品，一般光耦常用的封装有DIP-4、DIP-8、SOP-4、SOP-8等等。

六、光耦器件品牌

1，珠海凌烟阁

珠海凌烟阁芯片科技有限公总部位于珠海横琴。公司拥有业界顶级芯片设计服务团队，提供完整的芯片设计服务、IP智财开发、晶圆制造外包管理，以及系统模块设计到渠道销售的完整解决方案，致力于成为国内一流的芯片设计全方位服务公司。

凌烟阁芯片科技基于丰富的半导体产业上下游资源及高端客户项目服务经验，将芯片设计服务与系统开发深度融合，为业界客户提供全方位的技术服务，并通过富士康科技集团的供应链平台赋能，陪伴与成就客户的长期发展。

LYG的光耦系列包括：

晶体管光耦：FX101系列，FX357 系列，FX814系列，FX816系列，FX817系列，FX356系列、FXCNY17系列。

高速光耦：FX06XXBQH系列，FX075LBQH系列，FXM501系列，FXM511BQH系列，FXM501系列，FXM511BQH系列。

栅极驱动光耦：FX330JBQH系列，FX3120BQH系列，FX341BQH，FX343BQH系列。

 图4：凌烟阁光耦产品线系列

2，长运通半导体

长运通半导体成立于2003年，总部位于深圳市宝安区新兴产业集聚区。公司产品覆盖高可靠、工业电子、消费电子三大应用领域。目前公司已获得国家授权专利159项，通过了ISO9001质量管理体系认证。未来，公司将致力于高性能模拟集成电路，包括电源管理、微模块、驱动电路、基准电压源、光电耦合器件等产品的研制，成为下一代系统级智能微系统集成电路解决方案龙头。

光耦产品线：

图5：长运通半导体光耦产品

七、选型及联系我们：

芯智雲城是LYG（凌烟阁）的线上业务合作伙伴，如您需进一步了解凌烟阁和长运通半导体的光耦器件详情，或需要进行器件选型，请与我们的客服人员联系。