一、 光耦的使用
光耦一般用于信號的隔離。當兩個電路的電源參考點不相關時，使用光耦可以保證在兩邊不共地的情況下，完成信號的傳輸。
1）光耦的基本原理
光耦的原理圖如下所示，其內部可以看做一個特殊的“三極管”；一般的三極管是通過基極B和發射極E間的電流，去控制集電極C和發射極E間的電流；而光耦可以看做是用輸入端的發光管的光強度在控制輸出端的電流；而輸入端的發光管是個二極管，也就是用輸入端的電流去控制輸出端的電流，功能上和三級管是等效的，而由于中間的控制是靠光傳輸，所以輸入端和輸出端可以沒有固定的電壓差，也即相互隔離。

和三極管的特性一樣，光耦可以傳輸模擬信號也可以傳輸數字信號；也有飽和區、放大區、截止區。
2）光耦的典型應用電路
我們還是先考慮光耦傳輸數字信號，類似與三極管的開關特性，如下圖：

輸入端加入5V的方波脈沖，經過限流電阻后輸入光耦的輸入端；發光二極管會周期性地導通、截止；輸出端使用和三極管類似共射級的接法，從集電極輸出；和共射極三極管電路類似，光耦的輸出也會反相。
當輸入高電平，二極管發光，光耦的3、4腳導通，那么R2上有電流通過，如果光耦達到飽和狀態，R2上壓降接近輸出端的電壓，3、4間的電壓很低（只有0.x伏），即輸出低電平；當輸入低電平，二極管截止不發光，3、4不導通，輸出端電壓被拉高的電源附近，即輸出高電平。由此可見該電路實現了反相器的作用。（由于仿真軟件需要固定的電平才能運行和顯示，這里仿真圖中輸入和輸出是共地的，實際上大多數實際應用中，輸入和輸出是兩個不相關的電源，正因為要保證隔離，才會使用光耦）
3）光耦的參數選擇和電路設計
選擇光耦時，需要關注輸入參數、輸出參數、傳輸比等等，我們以TL521光耦為例，如果需要設計一個隔離的數字信號傳輸電路，兩邊的電平都為5V，按如下步驟設計：
TL521光耦的一些參數如下


首先，關注輸入端，可以看到其輸入工作電流為幾mA至25mA，輸入壓降在10mA時為1V~1.3V，那么我們選擇輸入端的電阻，使得它導通時為10mA左右就能達到比較好的工作狀態，那么輸入電阻取：
R = （5V-1.2V）/10mA = 380Ω
其次，需要關注一個很重要的參數，電流傳輸比，即上圖中的 Current Transfer Ratio，這個參數對于不同的光耦有很大不同，它表征的是：輸出端的電流 比 輸入端的電流。當然這個值只是在放大區有效，和三極管類似，表征了輸出端可能達到的最大電流時的比值。
由于我們是用作傳輸數字信號，所以只用關注光耦的截止區和飽和區；截止比較好說，輸入端無輸入時，輸出端必然截止；而什么時候飽和呢？這取決于輸出端的電壓和電阻。
我們先計算輸出端可能達到的電流，當輸入端為10mA時，該光耦的傳輸比最小為50%，也即輸出端在外部電路合適的情況下，最小也有輸出10mA*50% = 5mA 的能力。所以，為了保證輸入端有電壓時輸出端進入飽和區，則需要的輸出端電阻最小為：
R = 5V / 5mA = 1kΩ
當電阻更大時，導通時電阻上的壓降更大，就更容易進入飽和區。
仿真的圖形如下，輸入和輸出同相。
注意這個電路形式，輸出端電阻接到了發射極，類似三極管的共集電極電路（射極輸出電路）。

除了上面說的一些設計方法，在實際應用時，還需要關注輸出端的最大電壓、傳輸的速率等等一些參數；此外，光耦的這些參數，與溫度相關性較大，要查閱數據手冊里的圖表來確定各種參數和溫度之間的關系。這里就不展開講了。
4）光耦的保護電路
實際使用時，一般光耦的輸入端需要加一些保護電路，以免輸入信號異常導致光耦損壞，下圖是一個典型的光耦輸入保護電路：

相比與基本的光耦隔離電路，它多了一個反向二極管、一個電容、一個電阻。
反向并聯的二極管是用于防止輸入信號接反是，損壞光耦內部的發光二極管（一般光耦的輸入反向耐壓為5V），接入該二極管后，如果有反向電壓輸入，此二極管會將反向電壓限制在1V以內。
并聯的電容用于濾波，如果輸入信號有高頻干擾，并聯的電容和串聯的限流電阻會形成一個RC低通濾波器的效果，濾除較高頻率的干擾；但是接入電容后，會使得傳輸的信號變慢。
并聯的電阻，一方面可以去除一些干擾，使得較低電壓的干擾信號輸入不會使得光耦導通；另一方面，電阻可以加快電容的放電時間，這樣可以減弱接入電容后信號變慢的影響。
5）光耦隔離模擬信號
光耦的特性和三極管很像，它即可以工作在截止區和飽和區隔離數字信號，也可以工作在放大區用于隔離模擬信號，如下圖：
圖中使用的是HCNR201光耦，這種光耦具有特殊的性質，它有一個輸入端，兩個輸出端；兩個輸出端的特性高度一致，即輸入端有電流流過時，在兩個輸出端產生的輸出電流也 一樣。
利用這個特性，將一路輸出用于反饋給輸入端，一路輸出到隔離端，可以實現模擬信號的隔離。

該圖的分析過程如下：
首先，判定運放是否在負反饋，當運放輸出電壓變大時，光耦發光二極管電流變大，輸出端電流也變大，R6電流變大，運放負端輸入電壓升高，這會使得運放輸出變小，所以是負反饋；
其次，由于運放的虛短特性，R6上的電壓和輸入信號源的電壓相等；
最后，由于光耦的兩個輸出端狀態一致，輸出的電流相等，則R7上產生的壓降和R6上的壓降也相等，也即R7上的電壓等于輸入電壓，以此實現模擬信號的隔離。
由仿真圖可以看出，R6上的信號變化與信號源輸入一致，R7上輸出的信號也與它們一致。
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參考鏈接：https://blog.csdn.net/little_grapes/article/details/120443941
二、 關于TLP521的使用
做畢業設計要用到光耦合，選了個TLP521型的感覺是電流驅動型的，中間出現了些問題，拿出來探討，希望大家不要出現類似的錯誤。
重要參數：輸入輸出電流都是50ＭＡ左右，這是最大值吧，最好不要超過８０MA，不過太小了也不行，太小了輸入端不能使發光二極管導通。
限流一般用限流電阻實現。電壓范圍較大，就輸入級而言，導通時就不用說，就是發光二極管的電壓，不過正反向偏壓好像不能超過5~6Ｖ的樣子。輸出級電壓范圍更大，只要不大于５０Ｖ就行，不過我有點懷疑受光三極管是否能承受，不過懷疑是懷疑，我也沒做過具體實驗測試。
下面是TLP的引腳圖，他有三種封裝，不過用法都一樣：

TLP521光耦的1、2兩個腳是發光側，3、4兩個腳是受光側。

1－2腳之間并聯電阻是分流作用，防止發光二極管暗亮產生誤動作，也可以不要這個，沒什么影響。

以TLP521－1為例，輸出接單片機IＯ口，輸出端為NPN型光電三極管結構，3腳為發射極，4腳為集電極，受光點為基極，接線方式有兩種：
方法一：3腳下拉電阻接地，4腳接＋5V，3腳為I/O輸出端，這種接法導通輸出為1，截止輸出為0。
方法二：4腳上拉電阻接＋5V，3腳接地，4腳為I/O輸出端，這種接法導通輸出為0，截止輸出為1。
備注：3腳接電阻不是下拉電阻，組成了射極跟隨器。4腳接電阻才是開關電路接法
網上大都采用這兩種接法，好像采用方法一的比例多謝，不過我用方法一出現了問題，就是在不接入單片機IO口單獨測試時，峰峰值電壓可以達到接近+5V的方波信號（我本來要得到是方波信號，用來輸入單片機INT0口做中斷）。
不過當按方法一將輸出接入單片機IO口INT0時，輸出方波信號被拉低了，只有3.2V左右的峰值，根本驅動不了IO口，也就產生不了中斷。所以我改用了方法二，后來發現方法二可行，輸出方波電壓沒有被拉低，可以很好驅動IO口。
下面是我用兩種方法所連接的protues圖：
方法一：4腳下拉電阻接地，5腳接＋5V，4腳為I/O輸出端，這種接法導通輸出為1，截止輸出為0。

方法二：5腳上拉電阻接＋5V，4腳接地，5腳為I/O輸出端，這種接法導通輸出為0，截止輸出為1。

關于為何用方式一輸出電壓被拉低，具體原因我也不清楚，我想大概是用方式二有個三極管在輸出端和地之間做隔離所以不會被拉低吧相當于是灌電流了，而方式一直接是IO口與電阻，地相接，產生的是拉電流。反正我可能分析的也不對。但三極管在中間起作用是肯定的了。
使用的過程中最主要的還是控制流過管子的電流的大小，以免燒壞管子。一般通過電流值計算應該接入電阻的大小，起限流作用。
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參考鏈接：https://blog.csdn.net/xiaoyangger/article/details/6394772

總結

以上是生活随笔為你收集整理的硬件设计【1】——光耦的基本原理及TLP521使用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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