光耦合器/光隔离器：特性、类型、优缺点、应用！-先进光半导体

国产光耦生产厂家-先进光半导体

光耦合器或光隔离器是光源和光检测器在同一封装中的组合。

它们被用来将信号从一点光学地耦合到另一点，通过在它们之间提供一个完整的电隔离。在低功率控制电路和高功率输出电路之间提供这种隔离，以保护控制电路。

根据光源和探测器的类型，我们可以得到各种各样的光耦合器。

即使光电耦合器对直流和低频信号进行电气隔离，脉冲输入信号（突然变化的信号）也会产生位移电流ic=Cf*dv/dt。由于输入和输出之间存在电容Cf，该电流可以在输入和输出之间流动。这允许噪声出现在输出中。

LED光电二极管如图所示，这里红外LED用作光源，光电二极管用作探测器。

使用光电二极管的优点是线性度高。当输入端的脉冲变高时，LED亮起。它发光。这束光聚焦在光电二极管上。

作为对这种光的响应，光电流将开始流过光电二极管。一旦输入脉冲减少到零，LED就会熄灭&通过光电二极管的光电流减少到零。因此，输入端的脉冲耦合到输出端。

LED光电晶体管光耦如图所示。红外LED用作光源，光电晶体管用作光电探测器。

这是最常用的光耦，因为它不需要任何额外的放大。

当输入端的脉冲变高时，LED亮起。LED发出的光聚焦在光电晶体管的CB结上。

作为对光的响应，光电流开始流动，作为光电晶体管的基极电流。

光电晶体管的集电极电流开始流动。一旦输入脉冲减小到零，LED就熄灭，光电晶体管的集电极电流减小到零。因此，输入端的脉冲光耦合到输出端。

国产光耦品牌-先进光半导体

光耦的优点：

由于电气隔离，控制电路得到很好的保护。

宽带信号传输是可能的。

由于单向信号传输，来自输出侧的噪声不会耦合到输入侧。

与逻辑电路的接口很容易实现。

它体积小，重量轻。

缺点：

速度慢。

高功率信号的信号耦合可能性。

优势应用：

光耦合器基本上用于隔离低功率电路和高功率电路。

同时，控制信号从控制电路耦合到大功率电路。

其中一些应用是，

用于直流电机调速的交直流变换器

大功率斩波器

大功率逆变器

光耦合器最重要的应用之一是将基极驱动信号耦合到连接在DC-DC斩波器中的功率晶体管。

注意，当输出在光电晶体管的集电极上时，输入和输出波形是180º异相的。

先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统．智能电表．自动检测设备．电信设备．测量仪器．医疗设备．通信设备．PC端．安防监控．O/A设备．PLC控制器．I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。

破解集成光学大难题：芯片级无源光隔离器成功面世

长三角G60激光联盟导读

据悉，斯坦福大学的研究人员表示,他们已经发明了一种简单有效的芯片级隔离器，可以铺在比一张纸薄数百倍的半导体材料层中。

激光是一种变革性的技术工具，但一项技术挑战阻止了它们的变革性。它们发出的光可以反射回激光器本身，使激光器不稳定甚至失效。

在实际中，这一挑战可以通过使用磁性来阻挡有害反射的笨重设备来解决。然而，在芯片规模上，工程师们希望激光有朝一日能改写计算机电路。

在这种背景下，斯坦福大学的研究人员表示，他们已经发明了一种简单有效的芯片级隔离器，可以铺在比一张纸薄数百倍的半导体材料层中。

“芯片级别的隔离是光子学中最大的公开挑战之一，”斯坦福大学电气工程教授、该研究的资深作者耶琳娜·乌科维奇(Jelena vuykovovic)说，该研究本月发表在《自然光子学》(Nature photonics)上。

“每束激光都需要一个隔离器来阻止反向反射进入激光并使其不稳定，”Vučković实验室的博士候选人、该论文的共同第一作者Alexander White评论道，他补充说，该设备对日常计算有影响，但也可能影响下一代技术，如量子计算。

从左起，Alexander White, Geun Ho Ahn, and Jelena Vučković与纳米级隔离器。

小而被动

纳米级隔离器很有前景，原因有几个。首先，这个隔离器是“被动的”。它不需要外部输入，不需要复杂的电子器件，也不需要磁性元件——迄今为止阻碍芯片级激光器发展的技术挑战。

这些额外的机制导致器件对于集成光子学应用来说过于笨重，并可能导致损害芯片上其他组件的电干扰。

另一个优点是，新的隔离器也是由常见的和众所周知的半导体材料制成，可以使用现有的半导体加工技术制造，这可能会简化其大规模生产的道路。

新的隔离器的形状像一个环。它是由氮化硅制成的，氮化硅是一种基于最常用的半导体硅的材料。强的初级激光束进入环，光子开始顺时针方向绕环旋转。与此同时，反向反射的光束将以相反的方向被送回环中，以逆时针方向旋转。

“我们放入的激光能量循环了很多次，这使我们能够在环内建立。这种不断增加的功率改变了较弱的光束，而较强的光束继续不受影响，”共同第一作者Geun Ho Ahn说，他是研究较弱的光束停止共振的电气工程博士研究生。“反射光，而且只有反射光被有效地抵消了。”

然后初级激光退出环，并在所需的方向上被“隔离”。Vučković和他的团队已经建立了一个原型作为概念证明，并能够将两个环形隔离器级联起来以实现更好的性能。

芯片级隔离器的特写。

Nature Photonics发表——芯片级无源光隔离器

摘要：光纤和体光隔离器被广泛应用于通过防止不必要的反馈来稳定激光腔。然而，它们的综合对应物被采用的速度很慢。虽然已经实现了几种片上光学隔离策略，但这些策略依赖于磁光材料的集成或声光或电光调制器的高频调制。在这里，我们展示了一种利用环形谐振腔内本质非互易的克尔非线性来被动隔离连续波激光器的集成方法。利用氮化硅作为模型平台，我们实现了17-23 dB的单环隔离和1.8 - 5.5 dB的插入损耗，以及35 dB的级联环隔离和5 dB的插入损耗。利用这些器件，我们演示了半导体激光芯片的混合集成和隔离。

主要

近年来，在芯片上集成高性能光学系统的工作取得了巨大的进展。超低损耗光子平台、非线性光子学和异质材料集成的进步已经实现了完全集成的交钥匙频率梳源、具有赫兹线宽的片上激光器、每秒太比特(Tbps)的片上通信、片上光学放大器等等。虽然这些系统将继续改进，但缺乏集成光学隔离限制了它们的性能。

光隔离器允许光在一个方向上传输，同时防止在另一个方向上传输。这种非互反行为在光学系统中至关重要，可以通过防止不必要的反向反射来稳定激光和降低噪声。在传统的光纤和体光学系统中，非互反传输是通过使用法拉第效应诱导的非互反偏振旋转来实现的。通过将磁光材料集成到波导中，这种方法可以在芯片上复制。然而，由于所需的定制材料制造和缺乏互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容性，该方法的可扩展性仍然是一个重大挑战。此外，由于磁光材料在可见到近红外(NIR)波长范围内的微弱作用，它们需要非常强的磁铁才能运行，因此很难在集成平台上运行。

最近，在集成无磁隔离器方面取得了显著进展，使用主动驱动来打破相互作用。这种驱动采用了合成磁铁、受激布里渊散射和时空调制的形式。然而，对外部驱动器的要求增加了系统的复杂性，通常需要额外的制造，并消耗功率。此外，大功率射频驱动器产生大量的电磁背景，会干扰光子集成电路中的敏感电子器件和光电检测。这对这种设备的可伸缩性和采用提出了不可避免的挑战。因此，为了最大限度地提高可扩展性和集成到当前的光子集成电路中，理想的隔离器应该是完全无源和无磁的。

光学非线性是打破互易性的一种有前途的途径，并且固有地存在于最广泛应用的光子平台中，如氮化硅、硅、磷化镓、钽、碳化硅和铌酸锂。不幸的是，由于动态互易性，许多使用光学非线性的非互易传输建议不能作为隔离器。然而，通过仔细选择操作模式，使用光学非线性进行隔离是可能的，并且已经用离散组件进行了证明。

在这篇文章中，我们展示了集成连续波隔离器使用克尔效应存在于薄膜氮化硅环形谐振器。克尔效应打破了环的顺时针和逆时针模式之间的简并，并允许非互反传输。这些设备是完全无源的，除了被隔离的激光之外，不需要任何输入。因此，唯一的功率开销是环形谐振器耦合的小插入损耗。此外，许多将受益于隔离器的集成光学系统已经具有高质量的氮化硅或相应的组件，并且可以轻松地将这种类型的隔离器与CMOS兼容的制造集成。

通过改变环形谐振器的耦合，我们可以权衡插入损耗和隔离。作为两个示例，我们演示了峰值隔离为23 dB、插入损耗为4.6 dB的器件和隔离为17 dB、插入损耗为1.3 dB、光功率为90mw的器件。由于我们使用集成光子学平台，我们可以在同一芯片上重复制造和级联多个隔离器，使我们能够演示两个级联隔离器，整体隔离比为35 dB。最后，我们将半导体激光二极管芯片对接到氮化硅隔离器，并在芯片上演示了系统中的光学隔离。

工作原理

我们可以用同样的原理来构造一个隔离器。图1a所示的设置。一个强泵浦(红色)被发送通过环形谐振腔与简并顺时针和逆时针共振。该泵加热环，导致折射率的热光倒数增加和相应的共振频率下降。此外，环中的高功率导致顺时针模式的SPM和逆时针模式的XPM。这使得逆时针模式的共振位移是顺时针泵浦模式的两倍。现在的分裂共振允许在泵浦方向上的近乎统一的传输，但实质上减少了在相反方向上的相同频率的传输(蓝色)。

图1:工作原理。a、集成非线性光学隔离器的工作原理示意图。图显示传输(T)与频率(ω)。b，隔离器与驱动它的激光直接耦合的示意图，仅存在激光(红色)，仅存在不必要的后向传输(蓝色)和具有后向传输的激光。当激光打开时，后向传输不再共振，激光被隔离。c，氮化硅器件的图像。比例尺，100 μm。d，理论(虚线)和实验(蓝色数据点)在不同输入泵功率和最大泵失谐时的反向传输，说明了洛伦兹传输形状。

这种隔离完全是通过环的内在非互易性来实现的，因此不需要额外的功率来运行。关键是，该操作不受动态互易性的影响。当backwards-propagating信号在频率相同的泵,动态对等并不适用,当一个信号以不同的频率的泵,互惠但接近于零传动。此外,重要的是要注意,这种隔离率适用不仅对backwards-propagating信号与权力泵相比非常小,但即使是相称的向后信号和比泵。当环内已经有泵浦功率循环时，反向波与腔体不共振。因此，消除模式分裂所需的输入功率实际上比泵浦的功率高许多倍。

由于这种类型的隔离器需要连续的泵浦功率(可以是连续波泵浦，也可以是在环自由光谱范围内脉冲的泵浦)，但不需要额外的驱动或调制，因此它是直接隔离激光输出的理想选择(图1b)。激光本身作为隔离的唯一驱动器，并且该设备不产生功耗，仅在穿越环时的插入损耗很小。不需要强磁场、有源光调制或大功率射频驱动器，设备操作不局限于单个光子平台或波长范围。

设备集成与测量

为了测量这些设备的隔离性，我们使用图2a所示的泵-探头设置。由于泵浦和探头来自同一激光器，因此它们具有相同的光学频率。对于第一组测量，如图2b,c所示，泵浦和探头波长扫描环共振。在图2d中，泵保持固定。我们通过环发送一个大功率泵，同时调制并向相反方向发送一个低功率探头。然后我们扫描泵浦和探测共振和读取反向传输使用锁相放大器。在扫描过程中，泵热拉环，直到环在共振峰值时解锁。当激光接近环的频率时，更多的光功率耦合到共振中。

由于一个小的线性材料吸收，这使环加热，使共振远离激光。这一直持续到激光频率匹配共振，并最大限度地耦合到环。一旦激光失谐超过这一点，环中的功率就会开始下降，使环冷却并坍缩到原来的共振位置。通过监测谐振峰值处的探头传输，我们可以获得隔离的直接测量。此外，通过改变泵浦功率，我们可以测量功率相关的隔离(图2b,c)。随着泵浦功率的增加，峰值隔离被红移，并按洛伦兹量缩放。我们发现，我们的测量结果(图2b)与一个具有洛伦兹功率依赖隔离的热拉环的简单模型(图2b，插图)的预期传输之间非常一致。

图2:隔离测量。a，表征非线性光学隔离器的测量装置示意图。EDFA，掺铒光纤放大器;EOM，电光调制器。PC，偏振控制器;LO, 90千赫电子振荡器。b，依赖泵功率的向后传输测量。插图:理论泵功率依赖关系。插图中的线条颜色与主面板中的颜色相对应。c，相应的理论(虚线)和实验(蓝色数据点)器件隔离。数据点颜色对应于b. d中使用的颜色，随着泵功率的增加(0 mW, 40 mW, 80 mW)脉冲向后传输测量。插图显示了虚线框中绘图部分的放大图。e，反向传输的理论(虚线)和实验(蓝色数据点)频率依赖关系。在这里，探头被EOM分割成两个边带，这种边带分离用频率合成器进行扫频。正如预期的那样，向后频率响应与泵功率成比例地移位。

我们还用静态泵频验证了隔离器的运行。环仍然锁定在激光上，我们可以通过发送与泵浦频率相同的光脉冲直接测量设备的向后传输(图2d)。在这里，谐振器锁定是通过调谐激光频率来启动的，但这也可以通过热调谐环来实现。由于最大传输和隔离发生在共振的峰值，此时共振不再跟随激光，锁定可能会受到环境温度变化的干扰。这可以通过环的热稳定来缓解。然而，巨大的热拉量允许在激光失谐方面有足够的开销:对于这个在90 mw输入功率下的器件，从解锁点开始的1 ghz失谐只对应于隔离降低0.3 db，插入损耗增加0.15 db。正因为如此，我们能够在接近最大传输的情况下工作，而不需要对光子隔离器芯片进行任何温度控制，并在实验期间保持稳定锁定。

最后，利用电光调制器(EOM)对探头进行调制，测量隔振器的频率响应。这就产生了我们可以扫过共振的边带。由于只有红移边带会与红移后向共振共振，我们可以扫描边带频率来绘制频率响应(图2e)。

为了在实验上探究这种权衡，我们制作了一个由16个不同耦合强度和耦合不对称的空气包层氮化硅隔离器组成的阵列(图3b,c)。我们发现这些器件的内在质量因子约为500万。正如预期的那样，耦合越弱、越不对称的器件具有更高的隔离性，但也有更高的插入损耗。我们重点介绍了其中两种器件的性能——一种器件的插入损耗为1.8 db，隔离阈值为12.9 mW，另一种器件的插入损耗为5.5 db，隔离阈值为6.5 mW(图3d)。这些器件在90 mW时分别显示出16.6 dB和23.4 dB的峰值隔离。

图3:性能优化。a，隔离器环示意图，说明关键参数:κ1， κ2和γ -输入耦合率，输出耦合率和固有损耗率。b，热图显示不同偶联率下的插入损失和峰值隔离。色条限制由每个图的最小值和最大值设定(白色:1.0 db插入损耗，3.3 db峰值隔离;深蓝色:10.1 db插入损耗，23.4 db峰值隔离)。表现良好的参数用蓝色、绿色和橙色圆圈突出显示。c, b的隔离和插入损失的相关性d，三个突出显示环的泵功率依赖隔离。

由于这些隔离器是集成的，并且可以具有低插入损耗，因此可以在同一芯片上制造和级联多个器件，从而实现隔离的指数级增强(图4a)。为了验证这一点，我们制造了两个环，第二个环与第一个环有轻微的红失谐。这允许热位移使两个环发生共振并锁定在那里。在给定的泵功率下，当第二个环被单环插入损失乘以第一个环的热牵拉(补充第8节)红失失调时，隔离最大化，整体插入损失最小化。为了表征级联环的隔离，我们首先测量单个环的功率依赖性隔离(图4c)，使用与图2a相同的泵-探头测量。然后，我们对两个级联环重复此测量，其中一个与第二个环略有红失谐。这些结果如图4d,e所示。级联环的乘法效应使我们能够实现35db的隔离，插入损耗为~ 5db。

图4:隔离级联。a，级联隔离环示意图。b，制造的级联隔离环的光学显微照片。比例尺，200 μm。c，理论(虚线)和实验(蓝色数据点)功率相关的单环隔离。d、级联隔离环与110mw泵正向和反向传输。e，理论(虚线)和实验(蓝色数据点)级联环的功率依赖隔离。理论拟合是通过将单个环的隔离比乘以从第一个环红移的第二个环来计算的。测量从40mw开始，因为需要这么多的泵浦功率来重叠两个环共振。

最后，我们使用分布式反馈(DFB)激光芯片演示隔离(图5a)。为了最大化芯片上的泵浦功率，我们使用氧化物包层的倒锥来匹配激光的输出模式，将DFB激光器耦合到芯片上。我们首先通过将DFB激光耦合到透镜光纤并执行泵浦探针测量来表征隔离，如图2a所示。为了使DFB激光在环形共振中调谐，我们使用珀尔蒂尔器件和热敏电阻进行反馈来调节其温度。我们观察到在65 mw输入功率下，隔离度高达13.6 dB(图5b)，由于Q因子的小幅降低，隔离度略低于以前。然后我们直接将DFB激光器和隔离器对接，并将环热锁定到激光上。为了验证其隔离性，我们使用二次激光向后通过设备发送脉冲，并测量它们的传输(图5c,d)。为了确保二次激光与DFB频率相同，我们在光电二极管上混合激光输出。

图5:DFB混合积分。a, DFB激光器与隔离器混合集成的光学图像。b，用放大DFB激光器测量的功率依赖隔离。蓝色数据点表示测量结果，虚线表示理论拟合。c，混合集成dfb隔离器操作直接测量的实验测量装置示意图。d，直接耦合DFB激光器开启和关闭后向脉冲传输。

结论

我们已经演示了利用完全被动的克尔效应的片上光学隔离器。通过调整耦合参数，我们在插入损耗和隔离之间进行了权衡，演示了插入损耗仅为1.8 dB，隔离为17 dB的器件，单环隔离高达23 dB。由于这些隔离器的集成性质，它们可以很容易地级联以提高性能。通过级联两个环，我们实现了35db的隔离和5db的插入损耗。最后，我们演示了该器件用于隔离边缘耦合DFB激光芯片的输出。

由于这些设备是完全无源和无磁的，它们不需要外部驱动器，并且可以在不产生任何电磁干扰或磁场背景的情况下运行。尽管如此，它们的性能仍然与最先进的有源和磁性集成隔离器具有竞争力。此外，来自商业代工厂的更好控制的制造将允许更高的质量因子，并实现两个以上环的级联，将20 dB隔离的功率阈值降低到2 mW以下，可实现的隔离超过70 dB。由于许多混合和异质集成光学系统已经在克尔材料中包含高质量的光子学，这种类型的隔离器可以立即纳入最先进的集成光子学。

图S1：a.线性滤波器宽带隔离原理图。红色为泵，绿色为泵的反向传播信号简并，蓝色为隔离器的反向谐振的反向传播信号。b.系统频率响应。线性滤波器传输泵和阻挡光的传输，可以通过隔离器在XPM共振。c.通过设计线性滤波器，使其具有不是隔离器FSR倍数的FSR(自由光谱范围)，可以实现超宽带隔离。

图S2：隔离器分散。测量环形谐振腔模式的综合色散。基本模式显示在插图中，图中深蓝色部分保持正常色散，允许高功率输入泵没有伪OPO。两个高阶模的色散用浅蓝色表示。该环的FSR为240.5 GHz。

图S3：隔离器模型。a.热拉隔离环正向传动。蓝色越深，输入功率越高。b.热拉隔离环反向传动。深蓝色代表更高的泵功率。由于失谐随输入功率的增加而增加，我们期望看到在每个功率级别上具有最大失谐的洛伦兹传输，如虚线所示。

图S4：实验比较。左图为理论反向传输曲线，右图为相应实验图。上一行显示了功率依赖的反向传输(以dB为单位)。下一行显示堆叠的反向传输轨迹。右下角插图显示提取的功率相关隔离拟合与左下角图中相同的理论曲线。

https://optics.org/news/13/12/5

https://www.nature.com/articles/s41566-022-01110-y

长三角G60激光联盟陈长军转载

什么是光耦合器及其工作原理？

如果你曾经拆开任何一个手机充电器或开关电源，你会发现一些很小的黑色IC封装，引脚数量不寻常，大多为4或6个，都有SMD和通孔两种。更不寻常的是，这些部件通常被发现在隔离槽和缝隙上，这使得它们的用途更加神秘。这些元件被称为光耦合器或光隔离器或简单的光器件，它们执行在电路的隔离部分之间传递信号的关键功能。他们用光在电路之间传递信号。

国产光耦替代-先进光半导体

什么是光耦及其工作原理

正如我们已经了解到的晶体管，一个理想的晶体管将不允许任何电流通过，如果基脚不触发。但是，如果你小心地去盖一个普通的分立晶体管，并在集电极和发射极引线上施加电压，你会注意到仍然有微小的电流流过！这是因为光照在暴露的晶体管芯片底部。这意味着光子实际上能够撞击掺杂半导体材料中的空穴和电子。这就引出了一些非常有趣的可能性，第一种是光晶体管，基本上是一种没有基极引线的双端晶体管。它们看起来很像二极管，而且包装清晰。在这里，光作为基极电流。光电二极管的工作方式非常相似；它们根据照射到它们身上的光量来改变它们的“电阻”。

光电二极管和晶体管被用在像近距离传感器这样的东西上，根据照射在这些设备上的光的量来检测这些设备上电压或电流的微小变化。如果我们能把一个LED和一个光电晶体管放在一个封闭的管里，来自LED的光（当然，假设它是正确驱动的）将照亮光电晶体管的“基座”并使其导电。这给我们留下了一个可以控制开关元件而不需要任何物理接触的装置！这样的装置已经存在了，正如你所料，它就是光耦！

光耦输入和输出

光耦合器有许多不同的形状、尺寸和速度（稍后将讨论），但大多数具有相同的基本特性-二极管输入和开关元件输出。这种二极管和其他LED很相似，只是你看不见光线（首先是因为它装在一个密封的塑料包装中，其次是因为它主要是红外的）。它要求驱动的电流和电压与普通LED要求的相同，即几伏和几十毫安。

下面的动画将帮助您理解工作。这里使用的光耦是MCT2E光电晶体管IC。如你所见，LED的逻辑输入控制晶体管的输出。在这个集成电路中，输出端由晶体管组成，但在任何情况下都必须如此。光电晶体管的输出端有点有趣，因为它通常由NPN型晶体管组成，如上图所示，但有时它也可以是SCR或TRIAC，有时甚至是完全逻辑兼容的输出！

由于基极基本上是由光驱动的，所以“基极电流”非常非常非常低——你不能期望这些类型的晶体管完全饱和，而且由于基极电流很小，上升和下降的时间通常慢得可怜，就像我从艰难的道路上学到的那样。当然，逻辑输出（和匹配的速度）光是可用的，但需要一个单独的电源输出侧。光输出的好处是，由于它与输入端完全电流隔离，所以它可以在任何电压下浮动——或者换句话说，它就像一个浮动的“开关”，虽然不是一个很好的开关。

例如，你可以把晶体管的输出放在低边，并在集电极上加上一个拉高，这样当二极管被点亮时，晶体管就会把集电极拉低。你也可以把晶体管放在高边，在发射极和输出地之间加一个电阻，这样当输入变高时，发射极的输出也会很高。但请注意，由于基极驱动的限制，大多数普通的光电管都有很高的饱和电压，有时在1伏左右！由于其速度慢，常规的光被用作电源反馈回路的一部分，并附加了完全隔离的好处。

正如你可能已经猜到的，光电管不能做变压器能提供的电力。虽然变压器可以为隔离的电路供电，但用目前的技术，我们不能通过光有效地传输电力。

光耦合器-先进光半导体

但是光电管做的是变压器不能做的事情——在电路之间传递信号非常高效和迅速，而不需要单独的驱动器。我们可以直接将光电管的输入连接到微控制器的引脚上，但是对于signa，我们不能这样做光电晶体管的输出端有些有趣，因为它通常由NPN型晶体管组成，如上所示，但是有时它也可以是SCR或TRIAC，有时甚至是完全逻辑兼容的输出！

要记住的一件大事是，由于基极基本上是由光驱动的，因此“基极电流”非常非常低–您无法期望这些类型的晶体管完全饱和，并且由于基极电流很小，因此正如我学到的那样，上升和下降时间通常很慢。当然，可以使用逻辑输出（和匹配速度）的光电二极管，但是需要在输出侧使用单独的电源。

光电输出的好处是，由于它与输入侧完全电隔离，因此可以在任何电压下浮动-换句话说，它的作用就像浮动的“开关”，尽管不是很好。

例如，您可以将晶体管输出置于低端，并在集电极上添加一个上拉，因此当二极管点亮时，晶体管导通并将集电极拉至低电平。您也可以将晶体管置于高侧，并在发射极和输出地之间连接一个电阻，因此当输入变高时，发射极的输出也将变高。但要注意，由于基本驱动器的限制，最常见的光电二极管具有很高的饱和电压，有时约为1伏！由于速度较慢，常规光耦被用作电源反馈环路的一部分，并具有完全隔离的优点。光电无法做变压器可以做的事情–供电。尽管变压器可以为隔离的电路供电，但是采用当前技术，我们无法通过光有效地传输功率。

但是，光耦可以做变压器无法做到的事情-无需单独的驱动器，即可非常快速，高效地在电路之间传递信号。我们可以将光电输入直接连接到微控制器引脚。

实用的光耦合器建议

对于所有“慢速”目的，即几千赫兹的信号，我建议使用PC817，它是DIP4或SMD封装中非常常见的单光子。为输入提供至少5mA的电流。为了获得更高的速度，我建议使用TLP117，它具有反向逻辑输出，但在输出侧需要5V电源。我从这个脉冲中得到了10微秒的脉冲，应该可以告诉您有关其速度的一些信息！

本文链接：https://www.lezhuanwang.net/dszx/75670.html『转载请注明出处』