简述光耦合器的类型、原理及作用

光耦合器（光隔离器）由一个发光器件和一个光敏器件组成，它们都包裹在一个封装中，但两者之间没有电连接，只是一束光。光发射器几乎都是一个LED，而光敏器件可以是光电二极管、光电晶体管或更复杂的器件，例如晶闸管、TRIAC等。

现在很多电子设备都在电路中使用光耦合，光耦合器允许两个电路交换信号但仍保持电气隔离，这通常是通过使用光来中继信号来实现的。标准的光耦合器电路设计使用一个发光二极管照亮光电晶体管——通常它是一个npn晶体管而不是pnp。信号被施加到LED，然后照射在IC中的晶体管上。

光与信号成比例，因此信号被传输到光电晶体管。光耦合器也可能出现在少数模块中，例如作为输出的其他半导体开关的可控硅、光电二极管、TRIAC，以及白炽灯、霓虹灯或其他光源。

光耦合器通常出现在许多电子设备的开关电源电路中，它连接在电源的初级和次级部分之间。电路中的光耦合器应用或功能是：

• 监控高压
• 用于调节的输出电压采样
• 用于电源开/关的系统控制微
• 接地隔离

下面是在Opto-Diacs中使用的原理，Opto-Diacs以IC的形式提供，并且可以使用简单的电路来实现。

这样只需在合适的时间向封装中的发光二极管提供一个小脉冲。LED产生的光激活了双向可控硅的光敏特性并打开了电源，这些光连接设备中的低功率和高功率电路之间的隔离通常为几千伏。

Opto-Diacs 引脚说明如下图所示：

光耦合器的类型

光耦合器主要有四种通用类型，每种类型都有一个红外LED光源，但具有不同的光敏器件。四个光耦合器被称为光电晶体管、光电达林顿、光电可控硅和光电三端双向可控硅开关，电路图如下所示。

光电晶体管和光电达林顿器件主要用于直流电路，而光电可控硅和光电可控硅允许控制交流供电电路。当然，还有许多其他类型的源—传感器组合，例如LED—光电二极管、灯—光敏电阻对、反射和开槽光耦合器。

常见光耦合器型号

1、MOC3020

自带6针DIP如图：

MOC3020设计用于连接电子控制和功率三端双向可控硅开关，以控制Vac操作的电阻和电感负载。光耦合器中使用的原理是，MOC可以迅速以集成电路形式提供，并且不需要非常复杂的电路来使它们工作。

只需在合适的时间给封装中的 LED一个小脉冲。LED 产生的光激活了双向可控硅的光敏特性并打开了电源。这些光连接设备中的低功率和高功率电路之间的隔离通常为几千伏。

2、MOC3021

MOC3021是一款设计用于触发TRIACS的光耦合器。通过使用它，可以在周期中的任何位置触发，因此可以将它们称为非零光耦合器。MOC3021使用非常广泛，可以很容易地从许多来源获得。

如下图所示，它采用6针DIP：

引脚说明：

• 引脚1: 阳极
• 引脚2：阴极
• 引脚3：无连接 (NC)
• 引脚4：主端子
• 引脚5：无连接 (NC)
• 引脚6：主端子

3、MCT2E

MCT2E系列光耦合器器件均由砷化镓红外LED和硅NPN光电晶体管组成。它们采用6引脚DIP封装，并提供宽引脚间距。

引脚说明：

• 引脚1: 阳极
• 引脚2：阴极。
• 引脚3：无连接。
• 引脚4：发射极。
• 引脚5：集电极。
• 引脚6: 基极。

4、MOC363

MOC3063 器件由与单片硅探测器光耦合的砷化镓红外发光二极管组成，这些探测器执行零电压交叉双边双向可控硅驱动器的功能，也是6针DIP，如下图所示：

引脚说明：

• 引脚1: 阳极
• 引脚2：阴极。
• 引脚3：无连接。
• 引脚4：主端子。
• 引脚5：无连接。
• 引脚6:主端子。

光耦合器应用

光耦合器能够单独使用，也可以切换一系列其他较大的电子设备，如晶体管和三端双向可控硅开关，在较低电压控制信号之间提供所需的电气隔离。
光耦合器的常见应用包括微处理器输入/输出切换、直流和交流电源控制、PC通信、信号隔离和受电流接地回路影响的电源调节等。传输的电信号可以是模拟（线性）或数字（脉冲）。

1、作为光晶体管直流开关应用

在上图中，外部连接的270kΩ电阻用于控制光电晶体管基区的灵敏度，可以选择电阻器的值以适合所选的光电耦合器器件和所需的开关灵敏度。电容器阻止任何不需要的尖峰或瞬变错误触发光电晶体管基极。

2、作为三端双向可控硅光耦应用

当然，除了检测 DC信号和数据外，还提供光电三端双向可控硅隔离器，可以控制AC供电设备和电源灯。MOC 3020等光耦合三端双向可控硅开关的额定电压约为400伏，非常适合直接连接电源，最大电流约为100mA。对于更高功率的负载，光三端双向可控硅开关可用于通过限流电阻器向另一个更大的三端双向可控硅开关提供栅极脉冲，如下图所示。

这种类型的光耦合器配置构成了非常简单的固态继电器应用的基础，可用于控制任何交流电源供电的负载，例如灯和电机。与晶闸管 (SCR) 不同的是，三端双向可控硅开关能够通过过零检测在电源交流周期的两半中导通，从而允许负载在切换感性负载时接收全功率而不会产生大量浪涌电流。

小结

光耦合器（光隔离器）是非常不错的电子设备，它们允许通过PC的输出端口、数字开关或来自逻辑门的低压数据信号来控制诸如功率晶体管和三端双向可控硅开关元件之类的设备，其主要优点是其输入和输出端子之间的高度电气隔离，允许相对较小的数字信号控制大得多的交流电压、电流和功率。

另外，光耦合器可用于直流和交流信号，光耦合器采用 SCR（晶闸管）或三端双向可控硅开关。光电可控硅和光电三端双向可控硅开关的主要优点是与交流电源线上存在的任何噪声或电压尖峰完全隔离，以及正弦波形的过零检测，从而减少开关和浪涌电流，保护使用的任何功率半导体来自热应力和冲击。