光耦原理与电路分析详解

光耦原理与电路分析详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/m0_67990254/article/details/132506385

前言

工业控制场合为了提高信号稳定性和驱动能力，往往会采用12V和24V作为通信电平，如电机、继电器，小功率单片机无法兼容。这时候就需要需要一种能够作为单片机与大功率器件的‘桥梁’，光耦就完美的提供了一种强弱点隔离的办法，及仅通过发光二极管与光敏三级管以光线进行信号耦合，实现物理层面的隔离，从而保护低功率设备、电路。

原理

光耦模块就是一个发光二极管和光敏三极管构成，发光二极管通过10mA左右的电流就能正常工作发光，而光敏三极管的基极正好的光敏元件，受到光照产生电流，三极管导通。可以得出使用小电流控制发光二极管的导通从而控制三极管的导通，实现强弱电的隔离。

电路分析

绝大多数的电路中光耦都可以通用，其主要区别在于选型参数符合电路的需求就行。

如图是工业电平电路与单片机TTL电平电路耦合通信。

• RA：限流电阻，目的是将通过光耦的电流控制在10mA左右（具体控制在多大的电流根据不同光耦的数据手册，RA和发光二极管的串联的电流相等，图中RA计算公式中的1.2，2.2是发光二极管的正向压降）。
• RB：下拉电阻，在Vin没有输入信号的时候将输入下拉到GND，在RA、RB的串联中RB的分压值不能小于发光二极管的导通压降，否则在信号输入时二极管就不会亮（分压尽量控制在5V左右防止损坏发光二极管，RB可以用图中公式算出，在范围内取一个常用电阻）。
• D3：防反接二极管，当出入电源反接时可以将电压限制在一个较小的值。
• C27：消抖电容，对输入信号滤波处理，消除信号初始段出现的纹波。
• LED5：通断指示，判断发光二极管是否导通。
• R21：上拉电阻，当光耦不导通是将信号上拉到高电平，导通时接到GND。

如图是单片机TTL电平电路与工业电平电路耦合通信。

• LED8：电流是否通过发光二极管指示灯。
• R37：限流电阻。

总结

光耦的使用比较简单，大致分为两类：输入控制（及图1类型通过强电电路反馈到控制端）、输出控制（及图2控制段输出反馈到强电电路）。（注意我这里所说的强电的相对于低功率的MCU控制器，STM32、STC也就3.3V、5.0V一个继电器就要12V控制跟别说一些大一点功率的电机，所以采用光耦很好的在一块板子上让两个不同工作电压的电路在不需要电压转换的情况下而实现通信）