原標題：SFERE | 電氣原理之光電耦合器

一、概述

光電耦合器（Optocoupler），亦稱光電隔離器或光耦，是一種能夠實現電信號到光信號再到電信號轉換的半導體光電子器件。它由發光源（如發光二極管）和受光器（如光敏三極管、光敏二極管等）組成，兩者之間通過透明絕緣體隔離，實現了輸入端和輸出端之間的電氣隔離。

二、工作原理

光電耦合器的工作原理基于光電效應。當在輸入端加上電信號時，發光二極管會發出光信號，這個光信號通過內部的光路傳輸到光敏器件。光敏器件接收到光信號后會產生光電流，進而在輸出端輸出電信號。這樣，光電耦合器就實現了電信號到光信號，再到電信號的轉換，完成了信號的傳輸。

三、主要參數

1. 正向工作電壓（Vf）：在給定的工作電流下，發光二極管本身的壓降。常見的小功率LED通常以If=20mA來測試正向工作電壓。

2. 反向電壓（Vr）：LED所能承受的最大反向電壓，超過此電壓可能會損壞LED。

3. 電流傳輸比（CTR）：光耦輸出電流與輸入電流的比值，通常以百分比表示。CTR越高，輸入光功率相同時，輸出電流就越大。

4. 帶寬：高速光耦的帶寬是指其能夠傳輸的最高頻率，通常以MHz或GHz為單位。

5. 響應時間：包括上升時間（Tr）和下降時間（Tf），分別表示光信號從0%到90%和從90%到0%所需的時間，用于評估光耦的響應速度。

四、應用領域

1. 電力系統：在電力系統中，光電耦合器廣泛應用于電力控制、電力測量和電力隔離等方面。其電氣隔離的特性使得它在高電磁干擾環境下具備優異的信號隔離與傳輸性能。

2. 工業自動化控制系統：光電耦合器能夠將電氣信號轉換為光信號并進行隔離，防止輸入端的噪聲、干擾等影響輸出端的穩定性。因此，在PLC（可編程邏輯控制器）輸入/輸出模塊、隔離式繼電器輸出模塊等中得到了廣泛應用。

3. 通信設備：在光纖調制解調器（光貓）、光電耦合器串并轉換器、光電耦合器隔離陣列模塊等通信設備中，光電耦合器用于隔離輸入和輸出信號，避免信號干擾和電氣故障。

4. 醫療設備：光電耦合器能夠將信號從控制電路隔離，確保患者和醫護人員的安全。在醫療設備輸入/輸出模塊、醫療設備控制系統、醫療器械接口隔離等方面有廣泛應用。

五、特點與優勢

1. 電氣隔離：光電耦合器通過光信號傳輸電信號，實現了輸入端和輸出端之間的電氣隔離，有效避免了電路之間的干擾和損壞。

2. 單向傳輸信號：由于“光”傳輸的單向性，信號從光源傳輸到光接收器時不會出現反饋現象，其輸出信號也不會影響輸入端。

3. 抗干擾能力強：光電耦合器能夠很好地抑制干擾并消除噪聲，其響應速度快（時間常數通常在微秒甚至毫微秒級）。

4. 可靠性高：光電耦合器無觸點、耐沖擊、體積小、使用壽命長，并且容易和邏輯電路配合。

總結：SFERE電氣原理中的光電耦合器以其獨特的結構和功能，在電力、工業、通信和醫療等領域發揮著重要作用。