光耦应用笔记

叔叔我啊

发布于：2022年7月1日

字数：1k字

时长：3分钟

光耦简介

光耦通常被描述为 Transistor Output Optocouplers Photo-Coupler，在芯片的数据手册中通常会写 PHOTOTRANSISTOR 或者 PHOTOCOUPLER。不难看出光耦和三极管有着一定的联系。

光耦类似于一个 NPN 三极管，具有电流放大作用。正因为这个特性，所以有时候会发生一些反直觉的现象。

其中有几点 很重要，需要仔细确认：

R1 电阻为限流电阻，为保护光耦，必须外接 360Ω 左右电阻。经过实际测试，300Ω、330Ω、360Ω、470Ω、510Ω 均可以正常工作。
R2 电阻为上拉电阻，也有说法是可以使光耦快速且稳定地进入饱和状态。电阻可以在 1KΩ 左右。经过实际测试，360Ω、1KΩ、4.7KΩ 均可以正常工作。这一项必须根据不同的光耦进行修改。
可以不共电源域，包括 VCC 和 GND 均可独立隔离。
默认为高电平，如果输入为高电平则输出高电平，输入为低电平则输出低电平。

光耦的使用电压、电流基本都差不太多，但是其反应速度有着比较大的区别，尤其是低速和高速光耦之间。

可以看到和是光耦跳变所需的时间，时间越短越好。在数据手册中通常被称为 Rise Time，称为 Fall Time。

= 18 µs， = 18 µs，最佳阻值为 100Ω。估计速率在 10 Kb/s 左右，不适合 用于通信，适合隔离低速 PWM 控制或继电器控制。

单价一般在￥0.10 ~ ￥0.15。

需要注意的是，EL817 分为 EL817B 和 EL817C，两者仅在电流放大能力有所区别。EL817B 的电流放大能力在 130% ~ 260%，而 EL817C 的电流放大能力在 200% ~ 400%。

= 21 ns， = 6.6 ns，最佳阻值为 350Ω。其跳变速度是 EL817 的一千倍左右，标称速率可以达到 10 Mb/s。适合串口、USB 等通信，但是成本比较高。在低速场景还是推荐使用 EL817，如果多通道则使用多通道光耦以降低成本。

单价一般在￥0.80 ~ ￥1.50。

= 40 ns， = 10 ns，最佳阻值为 350Ω。标称速率可以达到 10 Mb/s。适合USB 等通信。

单价一般在￥0.80 ~ ￥1.50。

= 5 µs， = 7 µs，最佳阻值为 100Ω。不适合 用于通信，适合隔离低速 PWM 控制或继电器控制。

单价一般在￥1.50 ~ ￥2.00。

INPUT 和 GND 之间的电压远小于 3.3V，有时候会到 1.5V ~ 2V。光耦表现为一直输出高电平。
- 这种情况一般发生在对 STM32 等 MCU 的信号输出做隔离时候。
- 解决方案：输出的电压不足以推动光耦的发光二极管，所以不需要改动电阻或电容，只需要加上电流放大部分即可，比如缓冲器等。
- 原因分析：光耦正常工作电流为 5mA 左右，处的电阻为 360Ω，所以单的压降就在 1.8V 左右。加上发光二极管的压降，总体约为 3.3V 左右。而总体明显小于 3.3V，甚至到 1.5V ~ 2V，则明显为驱动电流过小。
光耦输出部分跳变有一段明显的梯形上升或下降部分。
- 这种情况一般为上拉电阻选取得过小。
- 解决方案：增大上拉电阻。
- 原因分析：的选取既需要依照芯片手册，更需要根据实测修改。其变化幅度相当大，在 100Ω ~ 4.7KΩ 选取最佳。
高速光耦输出有误码，但是总体正确。
- 这种情况一般为滤波电容选取有问题。
- 解决方案：拆掉滤波电容或者改小。
- 原因分析：根据实测修改，但是高速光耦使用的滤波电容一般远小于低速光耦。