光电耦合器选型与应用

1. 光电耦合器应用场合

（1） 在逻辑电路上的应用

光电耦合器具有较强的抗干扰性能和隔离性能，将其应用在电路中可以构成各种信号的逻辑电路。采用光电耦合器设计的逻辑电路稳定性较强，同时可以确保传输的信号不失真。

（2）作为固体开关应用

在开关电路中，为保证电器元件免遭电流冲击，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离。这对于普通的电子开关来说是很难做到的，但采用光电耦合器却很容易实现。采用光电耦合器设计的开关控制电路稳定性较强，可以避免因开关电隔离性能不良而对电器元件产生电流冲击。

（3）在触发电路上的应用

将光电耦合器用于双稳态输出电路，并把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出与负载隔离的问题。

（4）其他应用

光电耦合器应用于数字电路，可以放大脉冲信号。线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高的线性度以及优良的电隔离性能，且在隔离模拟量时具有稳定可靠的优点。此外，光电耦合器还可取代变压器、触点继电器应用于多种电路中。

2.线性光电耦合器特性及选型

（1）特性

普通光电耦合器只能传输数字信号(开关信号)，不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号。其随着输入信号的强弱变化产生相应的光信号，可使光敏晶体管的导通程度产生变化，从而使输出的电压或电流也随之变化。

线性光电耦合器在各种要求比较精密的功能电路中，常常被当作耦合器件。其具有上、下级电路完全隔离的作用，上、下级之间相互不产生影响。当输入端输入电信号时，发光器发出光线，照射在受光器上。受光器接受光线后导通，产生光电流从输出端输出，从而实现了“电-光-电”的转换。

（2）选型

在设计光电耦合器反馈式开关电源时，必须正确选择线性光电耦合器的型号及参数，选取原则如下所述。

电流传输比在允许范围 光电耦合器的电流传输比CTR的允许范围为50%～200%。当CTR＜50%时，光电耦合器中的LED需要较大的工作电流，才能正常控制单片开关电源IC的占空比，此时光电耦合器的功耗会增大。若CTR＞200%，在启动电路或者当负载发生突变，以及有外接干扰信号时，有可能导致单片开关电源误触发，影响正常输出。

电流传输比可做线性调整 采用线性光电耦合器时，要确保电流传输比CTR值能够在一定范围内做线性调整。电流传输比CTR值针对不同的设备和工作环境能够自如调整，可以保证输出电路的可靠性。国内市场上的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光电耦合器多呈现开关特性，线性度较差。其虽可以满足传输数字信号(高、低电平)的要求，但用在开关电源中的可靠性则难以保证。

与编码器匹配 PLC或者控制器的高速计数口有的只能接受PNP信号，有的只能接受NPN信号，所以光电耦合器必须与编码器匹配，否则PLC无法接收到光电耦合器的输出信号。

3.光电耦合器的应用

沥青洒布车一些远距离的开关量信号，需要传送到控制器。此时如果直接将这些信号接到PLC的I/O上，会出现信号不匹配等问题。同时比较长的连接线路还容易引起干扰、雷击、感应电等。为此，需要采用光电耦合器将这类信号进行隔离，再接入PLC系统。

我单位某型沥青洒布车控制系统采用的TLP641J型光电耦合模块，如附图所示。TLP641J型光电耦合模块左边的1脚和2脚接发光二极管。当该模块1脚、2脚不加电压时，则其4脚和5脚可以看成一个无穷大阻值的电阻。当该模块外加5V电压后，发光二极管LED发出一定波长的光，以此来触发光控晶闸管。光控晶闸管被触发进入通态后，TLP641J型光电耦合器模块的4脚和5脚构成一个电阻，阻值大约为10k。

实际应用中，我们将TLP641J型光电耦合模块1脚或2脚作为编码器的输入接口。编码器在工作时，其输出的0V或5V电压信号，经过TLP641J型光电耦合模块转换后，引脚4和5可向PLC输入PNP或NPN频率信号。

TLP641J型光电耦合器模块中2脚作为输入编码器信号时，可以选择欧姆龙生产的E6B2-CWZ6C型编码器。该模块中的1脚作为输入编码器信号时，可以选择欧姆龙生产的E6B2-CWZ5B编码器。