光電耦合器應用總結
壹、光耦分類
分兩類：非線性光耦和線性光耦。
非線性光耦：適合於開關信號的傳輸（高低電平），不適合於傳輸模擬量。實際中常用。
線性光耦：以線性特性進行隔離控制。
二、光耦參數
查閱datasheet時的重點關註對象。
1.輸入特性參數＜＝＞前端發光二極管參數
(1) （正向工作電壓Forward Voltage）:正常工作時，二極管壓降。
(2) （正向工作電流Forward Current）:正常工作時，發光二極管電流。
2.輸出特性參數＜＝＞後端光敏三極管參數
(1) （集電極電流Collector Current）:三極管集電極電流。
(2) （集電極-發射極電壓 C-E Voltage）:集電極-發射極兩端電壓。
(3) （C-E飽和電壓 C-E Saturation Voltage）:二極管工作電流 和集電極電流 為規定值時，並保持 時（? 在被測管技術條件中規定）集電極與發射極之間的壓降。
3.傳輸特性＜＝＞輸入端與輸出端關系（電流）
(1)電流傳輸比 CTR （Current Transfer Radio）
輸出管的工作電壓為規定值時，輸出電流和發光二極管正向電流之比為電流傳輸比 CTR 。在datasheet中該值有最小值。
三、常用電路設計
以非線性應用，即開關量控制應用為例。
1.常用電路原理圖
圖中， 電阻的位置可在三極管的C端或者E端。
在E端：如圖示，表示 默認低電平，高電平為有效電平；
在C端：? 在 後端或下端，表示 默認高電平，低電平為有效電平。
2.設計約束
通過查閱datasheet，確定上述重要參數後，設計輸入輸出端負載值的大小。
(1)?
(2)光敏三極管工作於飽和區。
由上可推導公式：
式(1)
? 式(2)
兩個式子中，除 外，其他為已知量或通過datasheet查閱到， 壹般為0.4~0.7V， 壹般為1.2V， CTR 壹般為50%~600%， 壹般為4mA~20mA。
式(1)可推導出兩電阻之間比值關系，式(2)可得電阻數量級範圍。
註： 通常會有典型值、測試值和最大值，通常選用測試值和典型值。前端設計時，註意防止誤導通。
四、 CTR 的影響因素
壹般，datasheet中會指出CTR的最小值及範圍等，如果未指出，則需要查閱datasheet中的相關曲線圖表。壹般有以下影響因素：
1.光耦本身離散性;
2.溫度影響：工作溫度越高，CTR值越小；
3.原邊電流IF影響：前向電流越大，CTR值越小；
4.Vce的影響：Vce必須大於壹定電壓（飽和電壓剛剛好），Ic才能達到最大，CTR值才會大；
5.壽命影響：工作時間越長，CTR值越小。
五、工作在飽和區理解
以三極管輸出特性曲線講解：
從圖中看出，當前端電流 確定下來的時候，後端輸出電流 是具有最大值的（平行於橫軸）。通俗點來理解：當前端電流固定時，傳送給後端電流的能力是有限的，這個能力的學術名稱就是CTR（電流傳輸比），CTR大就表示傳輸能力強，能驅動得起後端。
假設後端想要更大電流，但是光耦給不起了，在電阻RL壹定的情況下，後端只能增大Vce的值，使實際的輸出電流Ic維持在其能夠提供的最大值。從圖中來看就是，給我的 就只有這麽大，我自己也只有這麽大的能力，妳想要更多，對不起我給不起，反正進入線性區之後， 最大就這麽大了， 倒是想要多大就能變多大，我就通過改變 來維持住我 的最大值唄！
總之，妳想要大電流，要麽增大 ，要麽換CTR大的光耦，或者按照設計約束重新設計兩端電阻。妳這個設計本身就不合理。
六、舉例分析
例如圖1中的光耦電路，假設 Ri = 1k,Ro = 1k,光耦CTR= 50%，光耦導通時假設二極管壓降為1.6V，副邊三極管飽和導通壓降Vce=0.4V。輸入信號Vi是5V的方波，輸出Vcc是3.3V。Vout能得到3.3V的方波嗎？
我們來算算：
If = (Vi-1.6V)/Ri = 3.4mA
副邊的電流限制：Ic’≤ CTR*If = 1.7mA
假設副邊要飽和導通，那麽需要Ic’= (3.3V – 0.4V)/1k = 2.9mA，大於電流通道限制，所以導通時，Ic會被光耦限制到1.7mA， Vout = Ro*1.7mA = 1.7V
所以副邊得到的是1.7V的方波。
為什麽得不到3.3V的方波，可以理解為圖1光耦電路的電流驅動能力小，只能驅動1.7mA的電流，所以光耦會增大副邊三極管的導通壓降 來限制副邊的電流到1.7mA。
解決措施：增大If；增大CTR；減小Ic。
對應措施為：減小Ri阻值；更換大CTR光耦；增大Ro阻值。
將上述參數稍加優化，假設增大Ri到200歐姆，其他壹切條件都不變，Vout能得到3.3V的方波嗎？
重新計算：If = (Vi – 1.6V)/Ri = 17mA；副邊電流限制Ic’
≤ CTR*If = 8.5mA，遠大於副邊飽和導通需要的電流(2.9mA)，所以實際Ic = 2.9mA。
所以，更改Ri後，Vout輸出3.3V的方波。
開關狀態的光耦，實際計算時，壹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參數做比較，如果Ic/If ≤CTR，說明光耦能可靠導通。壹般會預留壹點余量（建議小於CTR的90%）。
以上六點即為對光耦簡單應用的總結。
參考：
光耦選型最全指南及各種參數說明 - 百度文庫