“光发射器-光接收器”这一对长期以来一直用于电子和电气工程。接收器和发射器位于同一个外壳中并且它们之间存在光通信的电子元件称为光耦合器或光耦合器。
光电设计
Optron由光发射器（发射器）、光通道和光接收器组成。光发射器将电信号转换为光信号。大多数情况下的发射器是 LED（早期型号使用白炽灯或霓虹灯）。 LED 的使用是无原则的，但它们更耐用、更可靠。
光信号通过光通道传输到接收器。通道可以关闭 - 当发射器发出的光没有超出光耦合器的主体时。然后接收器产生的信号与发射器输入的信号同步。这些通道可以充气或填充特殊的光学化合物。还有“长”光耦合器，其中通道是 光纤.
如果光耦合器的设计使产生的辐射在到达接收器之前离开外壳，则称为开放通道。它可用于检测光束路径中的障碍物。
光电探测器将光信号转换回电信号。最常用的接收器有：
- 光电二极管。通常用于数字通信线路。它们有一个小的线性部分。
- 光敏电阻。它们的特点是接收器的双向导电性。通过电阻器的电流可以朝任一方向流动。
- 光电晶体管。这种器件的一个特点是能够控制通过光晶体管和输出电路的晶体管电流。它们用于线性和数字模式。另一种类型的光耦合器是具有并联开关的场效应晶体管的光耦合器。这些设备被称为 固态继电器.
- 光晶闸管。这种光耦合器的特点是增加了输出功率和开关速度，这种器件便于控制电力电子元件。这些器件也属于固态继电器的范畴。
光耦合器微电路——在一个封装中带有光耦合器布线的光耦合器组件——已经变得普遍。这种光耦合器用作开关设备和其他用途。
的优点和缺点
光学设备的第一个优点是没有机械部件。这意味着在运行过程中不会像机电继电器那样发生摩擦、磨损和火花触点。与其他用于信号电流隔离的设备（变压器等）不同，光耦合器可以在非常低的频率下工作，包括直流电。
此外，光隔离器的优点是输入和输出之间的电容和电感耦合非常低。这降低了脉冲和高频干扰的传输概率。输入和输出之间没有机械和电气耦合，为创建非接触控制和开关电路提供了多种技术解决方案。
尽管实际设计在输入和输出的电压和电流方面受到限制，但增加这些特性没有基本的理论障碍。这允许构建光耦合器以适应几乎任何应用。
光耦合器的缺点包括单向信号传输 - 您不能将光信号从光电探测器传输回发射器。这使得很难组织反馈回路来匹配接收器电路对发射器信号的响应。
接收部分的响应不仅可以通过改变发射机辐射来影响，还可以通过影响通道的状态（异物的出现、通道介质的光学特性的变化等）来影响。这种影响可以是非电的。这扩大了使用光耦合器的可能性。对外部电磁场不敏感，可让您创建具有高抗噪性的数据通道。
光电管的主要缺点包括与信号双重转换中的信号损失相关的低能效。也被认为是一个缺点是高固有噪声水平。这降低了光耦合器的灵敏度并限制了它们在需要弱信号的应用。
使用光耦合器时，有必要考虑温度对其参数的影响——这很重要。此外，光耦合器的缺点包括在操作期间元件的显着退化以及与在一个封装中使用不同的半导体材料相关的生产技术的某种缺乏。
光耦合器特性
光耦参数分为两类：
- 表征设备的特性以传输信号；
- 表征输入和输出之间的解耦。
第一类是电流传递系数。它取决于 LED 的发射率、接收器的灵敏度和光通道的特性。该系数等于输出电流与输入电流的比值，对于大多数类型的光耦合器来说是 0.005 ... 0.2。晶体管元件的传递系数高达 1。
如果我们把光耦看成四极，它的输入特性完全由电压表（LED）决定，而输出特性则由接收器特性决定。输入特性一般是非线性的，但某些类型的光耦合器具有线性部分。例如，一个好的线性度有一个二极管光耦的WAV的一部分，但是这部分不是很大。
电阻元件还通过暗电阻（在输入电流为零时）与光电阻的比率来评估。对于晶闸管光耦合器，一个重要特性是开路状态下的最小保持电流。最高工作频率也是光耦合器的一个重要特性。
电流隔离质量的特点是：
- 施加到输入和输出的最大电压；
- 输入和输出之间的最大电压；
- 输入和输出之间的绝缘电阻；
- 吞吐电容。
最后一个参数表征电高频信号通过电极之间的电容绕过光通道从输入泄漏到输出的能力。
有一些参数可以确定输入电路的能力：
- 可施加到输入引线的最大电压；
- LED可以处理的最大电流；
- 额定电流下 LED 两端的电压降；
- 反向输入电压 - LED 可以处理的反向极性电压。
对于输出电路，这些特性将是允许的最高电流和电压输出，以及零输入电流时的漏电流。
光耦合器的应用
具有封闭通道的光耦合器用于由于某种原因（电气安全等）需要在信号源和接收器之间进行去耦的情况。例如，在反馈电路中 开关电源 - 信号取自 PSU 的输出，馈送到发光元件，其亮度取决于电压电平。取决于输出电压的信号从接收器获取并馈送到 PWM 控制器。
带有两个光耦合器的计算机 PSU 的示意图如图所示。上部光耦合器 IC2 产生稳压反馈。下部 IC3 在分立模式下工作，并在存在待机电压时为 PWM IC 供电。
一些标准电气接口也要求源和接收器之间的电流隔离。
具有开放通道的设备用于创建用于检测任何物体的传感器（打印机中是否存在纸张）、限位开关、计数器（传送带上的物体、鼠标操纵器中的齿轮齿数）等。
固态继电器的使用方式与传统继电器相同 - 用于切换信号。但它们的扩散受到开放状态下通道的高阻力的限制。它们还用作固态电力电子元件（大功率场效应或 IGBT 晶体管）的驱动器。
optron 是在半个多世纪前开发的，但它的广泛使用是在 LED 变得可用且价格低廉之后开始的。现在所有新型号的光耦合器（主要是基于它们的芯片）都在开发中，其应用领域只是在扩大。
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