光电耦合器驱动接口电路设计

光电耦合器是把发光二极管和光敏晶体管或光敏晶闸管封装在一起，通过光信号，实现电信号传递的器件。由于光电耦合器输入与输出之间没有直接的电气联系，电信号是通过光信号传递的，所以也称光电隔离器。
1．光电耦合器的结构和特点
  光电耦合器由发光源(输入)端和受光器(输出端)两部分组成，并由不透明材料封装在一起。当在输入端加正向电压时，发光二极管点亮，照射光敏晶体管(或晶闸管)使之导通，产生输出信号。
光电耦合器具有如下特点： 
1)光电耦合器的信号传递采取电—光—电形式，发光部分和受光部分不接触，因此其绝缘电阻可高达1010Ω以上，并能承受2000V以上的高压。被耦合的两个部分可以自成系统不“共地”，能够实现电控系统强电部分与弱电部分隔离，避免干扰由输出通道窜入控制微机。
2)光电耦合器的发光二极管是电流驱动器件，能够吸收尖峰干扰信号，所以具有很强的抑制噪声干扰能力。 
3)光电耦合器作为开关应用时，具有耐用，可靠性高和高速等优点，响应时间一般为数微秒以内，高速型光电耦合器的响应时间有的甚至小于10ns。
2．晶体管输出型光电耦合器驱动接口设计 
在机电系统的控制输出接口设计中，晶体管输出型光电耦合器主要用于实现电信号之间的隔离。
在这种场合应用时，应考虑两个参数：电流传输比CTR与时间延迟。 
电流传输比是指光电晶体管的集电极电流Ic与发光二极管的电流If之比，不同结构的光电耦合器的电流传输比相差很大。
比如：输出端是单个晶体管的光电耦合器4N25的电流传输比CTR≥20％，而输出端使用达林顿管的光电耦合器4N33的电流传输比CTR～500％。电流传输比受发光二极管的工作电流If影响，当If为10—20mA时，电流传输比最大。
时间延迟是指光电耦合器在传输脉冲信号时，输出信号与输入信号间的延迟时间。 
发光二极管限流电阻的取值由下式计算：
式中，Vcc为电源电压；Vf 为发光二极管管压降，取1.5V；Vd为驱动器压降，取0.5V；If 为发光二极管工作电流。