光耦合器是一种电子元件，通过光敏光学接口将两个独立的电路相互连接起来。
从有关变压器的教程中我们知道，它们不仅可以提供降压(或升压)电压，还可以提供电气隔离在初级侧的较高电压和次级侧的较低电压之间。
换句话说，变压器是利用电磁耦合来隔离一次输入电压和二次输出电压，这是通过在其叠片铁芯中循环的磁通来实现的。
但是我们也可以通过使用非常普通和有价值的电子元件光电耦合器，仅使用光源来提供输入源和输出负载之间的电隔离。
光耦合器的基本设计也称为光隔离器，由一个产生红外线和半光的LED组成。光敏导体装置，用于检测发射的红外光束。和LED光敏器件都是由不透光的本体或封装制成，带有金属脚用于电连接，如图所示。
光耦合器或光隔离器由光发射器、LED和光敏接收器组成，可以是单个光电二极管、光电晶体管、光敏电阻、光电晶体管或光电晶体管。光耦的基本操作非常容易理解。
光电晶体管光电耦合器
假设图中显示了一个光电晶体管器件。来自源信号的电流通过输入LED，LED发出红外光，其强度与电信号成比例。
发射的光落在光电晶体管的基极上，使其以类似于普通双极晶体管的方式导通。
光电晶体管的基极连接可以保持开路(未连接),以实现对LED红外光能量的最大灵敏度，或者通过合适的外部高阻电阻连接到地，以控制开关灵敏度，使其更加稳定，并防止外部电噪声或电压瞬变引起的误触发。
当流经LED的电流中断时，红外-红色发射光被切断，导致光电晶体管停止导通。光电晶体管可用于切换输出电路中的电流。LED和光敏器件的光谱响应是紧密匹配的，它们被透明介质如玻璃、塑料或空气隔开。由于光耦合器的输入和输出之间没有直接的电气连接，它可以实现高达10kV的电气隔离。
有四种常见类型的光耦合器，每种都有一个红外LED光源，但光敏器件不同。四个光电耦合器被称为：光电晶体管，光电达林顿，光电可控硅和光电三端双向可控硅开关，如下所示。
光学耦合器类型
光电晶体管和光电达林顿器件主要用于DC电路，而光电晶闸管和光电双向可控硅可以控制交流电源电路。还有许多其他类型的源-传感器组合，如LED光电二极管、LED激光器、灯-光敏电阻对、反射式和开槽式光电耦合器。
一个简单的自制光电耦合器可以用单个元件构成。如图所示，将Led和光电晶体管插入硬塑料管或热缩管中。这种自制的光耦的优点是可以把管子切割成你想要的任何长度，甚至可以弯折转角。显然，带有反光内部的管道会比深黑色管道更有效。
自制光耦合器
光耦合器应用
光耦合器和光隔离器可以单独使用，也可以切换一系列其它较大的电子器件，如晶体管和三端双向可控硅开关，以便在较低电压控制信号(如来自Arduino或微控制器的信号)与较高电压或电源电流输出信号之间提供所需的电气隔离。
光耦合器的常见应用包括微处理器输入/输出开关、DC和交流电源控制、PC通信和信号隔离。传输的电信号可以是模拟(线性)或数字(脉冲)。
在这种应用中，光耦合器用于检测操作开关或其他类型的数字输入信号。如果检测到的开关或信号处于电噪声环境中，这将非常有用。该输出可用于操作外部电路、灯或作为PC或微处理器的输入。
光电晶体管DC开关
本例中，外部连接的270 k电阻用于控制光电晶体管基极区的灵敏度。可以选择电阻值，以适应所选的光耦合器器件和所需的开关灵敏度。电容器可以防止任何不必要的尖峰或瞬变错误地触发光电晶体管基极。
除了检测DC信号和数据，还提供光电三端双向可控硅隔离器，以允许控制交流电源设备和电源灯。光三端双向可控硅(如MOC 3020)的额定电压在400伏左右，非常适合直接电源连接，电流最多100mA左右。对于更高的功率负载，可以使用光电双向可控硅通过限流电阻向另一个更大的双向可控硅提供栅极脉冲，如图所示。
triac的应用
这种光耦合器配置构成了非常简单的固态继电器应用的基础，可用于控制交流电源供电的任何负载，如灯和电机。与晶闸管(SCR)不同的是，triac可以在电源的两个半交流周期内导通，并具有过零检测功能，使负载在切换感性负载时接收全功率，不会产生大的浪涌电流。
光耦合器和光隔离器是优秀的电子器件，它们可以通过PC输出端口、数字开关或功率晶体管和三端双向可控硅开关等低压数据器件控制来自逻辑门的信号。光耦合器的主要优势是输入和输出端之间具有高度的电气隔离，允许相对较小的数字信号控制大得多的交流电压、电流和功率。
使用光耦合器，可以将光耦合器用于DC和交流信号。可控硅(晶闸管)或三端双向可控硅作为光电检测设备，主要用于交流电源控制应用。光电晶闸管和光电晶体管的主要优点是可以完全隔离交流电力线上的任何噪声或电压尖峰和正弦波的过零检测，从而降低开关和浪涌电流，保护任何使用的功率半导体免受热应力和冲击。
