光耦都有哪些种类?
创始人
2026-01-04 19:12:11
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在电子电路设计领域,光耦作为一个关键器件,默默地守护着电路的安全与稳定。光耦是如何工作的?光耦又有哪些不同的类型?今天,我们就来全面解析光耦的世界,让你彻底掌握这一重要元器件。

东莞市洲创实业有限公司自2010年成立以来,已发展成为集LED灯珠、数码管、光耦、光电开关、接近传感器等LED光电器件生产、销售、服务于一体的综合性国家高新技术企业。公司占地5000平米,拥有全自动生产线和精密检测设备,专注于高可靠性、高性能的光电元器件。通过与台湾亿光、光宝、旺泓,韩国三星,日本日亚,以及欧司朗、科锐等知名品牌合作,洲创实业确保了产品线的丰富性和品质卓越性。

一、什么是光耦?它的工作原理是什么?

光耦,全称光电耦合器(optical coupler),亦称光电隔离器,是一种以光为媒介来传输电信号的器件。

光耦通常由两部分组成:发光源(通常是红外发光二极管LED)和受光器(如光敏二极管、光敏三极管等)。这两部分被封装在同一管壳内,但彼此间用透明绝缘体隔离。

光耦的基本工作原理是:当输入端加电信号时,发光源(LED)发出光线,受光器接收到光线后产生光电流,从输出端流出,从而实现了 “电—光—电”转换。这个过程使得输入和输出端之间实现了电气隔离,却能传输信号。

二、光耦的主要技术参数

了解光耦的技术参数对正确选型至关重要,主要参数包括:

输入特性参数(基于内部发光二极管):

  • 正向工作电压(Vf)
  • 反向电压(Vr)
  • 正向工作电流(If)

输出特性参数(基于内部光敏三极管):

  • 集电极电流(Ic)
  • 集电极-发射极电压(Vceo)

传输特性参数:

  • 电流传输比(CTR):输出电流与输入电流的百分比,是光耦的重要参数
  • 上升时间(Tr)和下降时间(Tf)

隔离特性参数:

  • 入出间隔离电压(Vio)
  • 入出间隔离电容(Cio)
  • 入出间隔离电阻(Rio)

洲创实业提供的全系列光耦产品,如PC817系列根据不同后缀分为多个CTR等级:PC817A(CTR范围80%-160%)、PC817B(130%-260%)、PC817C(200%-400%)和PC817D(300%-600%),满足不同应用场景的需求。

三、光耦的详细分类

光耦的种类繁多,型号超过上千种,可根据不同方式分类:

1. 按输出形式分类

这是最常见的分类方式,决定了光耦的基本工作原理和应用场景:

  • 光敏器件输出型: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
  • NPN三极管输出型:包括交流输入型、直流输入型、互补输出型等
  • 达林顿三极管输出型:具有更高的灵敏度,但速度相对较慢
  • 逻辑门电路输出型:包括门电路输出型、施密特触发输出型、三态门电路输出型等
  • 低导通输出型:输出低电平毫伏数量级
  • 光开关输出型:导通电阻小于10Ω
  • 功率输出型:如IGBT/MOSFET等输出,用于驱动大功率负载

洲创实业提供全面的光耦产品系列,包括晶体管光耦、高速光耦和达林顿光耦等,覆盖消费级、工业级和车规级应用。具体型号包括1018、1019光耦、6N137高速光耦、PC817系列等,满足不同应用需求。

2. 按传输信号类型分类

  • 非线性光耦:电流传输特性曲线是非线性的,适合于开关信号的传输,不适合传输模拟量。常用的4N系列光耦属于此类
  • 线性光耦:电流传输特性曲线接近直线,小信号时性能较好,能以线性特性进行隔离控制。如PC817A-C系列

3. 按速度分类

  • 低速光电耦合器:如光敏三极管、光电池等输出型,响应时间一般在微秒级
  • 高速光电耦合器:如光敏二极管带信号处理电路或光敏集成电路输出型,响应时间可达纳秒级

4. 按隔离特性分类

  • 普通隔离光电耦合器:一般光学胶灌封低于5000V,空封低于2000V
  • 高压隔离光电耦合器:耐压可达10kV,20kV,30kV等

5. 按通道数量分类

  • 单通道光电耦合器:最常见的类型,包含一个发光源和一个受光器
  • 双通道光电耦合器:包含两个独立的光耦通道
  • 多通道光电耦合器:包含多个通道,适用于复杂系统

6. 按封装形式分类

  • 双列直插型:传统封装,适合手工焊接
  • 贴片封装型:适合自动化生产,节省PCB空间
  • 同轴型、TO封装型、扁平封装型等:满足不同应用场景的需求

四、光耦的选择指南

正确选择光耦是保证电路性能的关键,以下是选型的基本原则:

电流传输比(CTR)的选择:线性光耦合器的CTR允许范围是50%~200%。CTR太小,光耦中的LED需要较大的工作电流;CTR太大,电路稳定性可能变差。

线性光耦与非线性光耦的选择:

  • 传输模拟信号或用于开关电源反馈电路时,应选择线性光耦
  • 传输数字开关信号时,可选择非线性光耦,如4N25、4N35等

速度要求:根据信号频率选择响应速度合适的光耦。高速应用应选择光敏二极管型或集成型光耦。

隔离电压要求:根据工作电压和安全性要求,选择足够隔离电压的光耦。

洲创实业凭借15年的行业经验,为客户提供专业的光耦选型指导和技术支持。公司提供的全系列光耦产品均通过严格的品质控制,确保在不同应用场景下的可靠性和性能。对于成本敏感的应用,洲创还提供国产光耦替代进口光耦的解决方案,保障客户产线的连续性。

五、光耦的应用场景

光耦广泛应用于多个领域,发挥着重要作用:

  • 工业控制:在PLC、电机控制等场景中提供信号隔离和电平转换
  • 电源管理:在开关电源中构成反馈电路,实现精密稳压。洲创实业的光耦在快充技术中发挥四大关键作用:电气隔离、信号传递与反馈控制、EMI抑制和智能充电管理
  • 通信设备:在长线传输中作为终端隔离元件,大幅提高信噪比
  • 医疗电子:为医疗设备提供安全隔离,保护患者和操作人员
  • 仪器仪表:实现信号隔离和级间耦合,提高测量精度
  • 家用电器:洲创的可控硅光耦在家用电器中应用广泛,如电饭煲功率精确控制、电磁炉加热功率快速调节、冰箱空调稳定运行等

光耦作为电子电路中的关键隔离器件,其种类繁多,特性各异。正确理解和选择光耦,对于设计高性能、高可靠性的电子系统至关重要。随着技术的发展,光耦正朝着更高速度、更高隔离电压和更小封装的方向发展,以满足日益复杂的应用需求。

洲创实业凭借15年的行业经验和技术创新,持续投入研发,为客户提供国产光耦替代进口光耦以及定制化解决方案。公司服务于倍思、蓝禾、小米等知名客户,积累了丰富的市场资源。

希望本文能帮助您全面了解光耦的世界,在实际项目中做出更合适的选择!

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