1.功能说明：
光电耦合元件是以光(含可见光、红外线等)作为媒介来传输信号的一种元件，主要功能是让 输入及输出电路以隔离的方式传送电信号，光电耦合元件(英语：optical coupler，或英语：photo coupler)，亦称光耦合器、光隔离器以及光电隔离器，简称光耦。光电耦合元件可以在两个不共 地的电路之间传送信号，即使两电路之间有高电压差也不会互相影响，还能提高其抗干扰能力和 可靠度及稳定性；高速光耦大多用在需要隔离的两个高速通讯界面之间。可应用在 RS232、CAN、 SPI、I2C或 RS485/422…等通讯界面及 PLC 高速计数器、伺服电机控制、旋转编码器控制、PLC 与 MCU 之间的信号转换…等应用。
2.讯号特性：
1.电流传输比(Current Transfer Ratio , CTR) : 流传输比(CTR)的定义为输出电流和输入电流的比值（Io /IF∗ 100%），主要用来计算负载电阻值的选用，表１为制规的测试规范，其量测方式如图 1 所示。
2.逻辑电压 : 在数位传输中，讯号用高、低电压来表示逻辑讯号的 1 和 0。如图 2 所示，输出电压的规范以VOH和VOL表示，VOH定义为逻辑 1 的最低输出电压，VOL定义为逻辑 0 的最高输出电 压；输入电压的规范以VIH和VIL表示，VIH定义为逻辑 1 的最低输入电压，VIL定义为逻辑 0 的 最高输入电压。
注）VOH：Output Voltage in High
VOL：Output Voltage in Low VIH：Input Voltage in High
VIL：Input Voltage in Low
逻辑电路中，常会因静电或磁场的干扰，进而在线路上感应出电压，此种不属于原电路 的讯号即为杂讯，而抵抗此杂讯的能力，称为杂讯容忍度(Noise margin)。如图 3 所示。在 电路设计上，ELM453 Vo(pin5)的输出电压VOH，应高过于 Receiving Device 的VIH，并且 VOL低于VIL，才能正确的判断讯号。
图 3 杂讯容忍度
3.传播延迟时间(Propagation delay) : 输入讯号经过光耦转换，会延迟一段时间后，输出讯号才会反应，TPHL表示输出讯号的电压从高准位降至低准位的时间，TPLH表示输出讯号的电压从低准位上升至高准位的时间。 如表格 2 所示，测试条件为IF=16mA、RL=1.9KΩ。图 4 为测试电路及各参数定义的时间 轴。
表格 2 Propagation Delay Time 测试规范
图 5 Transient Immunity Test Circuit & Waveform
3.电路设计：
图 4 为 ELM453 应用电路范例，将其分成输入端与输出端两部分。
- 输入端：以 Control pin 控制 NPN 电晶体，将讯号以光的方式传送至输出端。
- 输出端：Open collector 架构，因此需要加上 pull-high 电阻 RL，以维持高准位时的电压值。Vcc需要加上 bypass 电容 0.1uF，用来过滤电源杂讯。
图 4 应用电路范例CTR 会因为IF的大小而增减，如图 5 所示，当IF为 5mA 时，CTR 降至 0.92 倍，此时 CTR%=20~50%便会降底至 18.4%~46%。当受到温度的影响时，如图６所示，温度从 25℃上 升至 85℃时，倍数增加到 1.2 倍，此时 CTR%=20~50%，便会增加至 24~60%。当两个条件同 时成立时，可以将两者的倍数相乘，即 0.92*1.2≒1.1，因此 CTR%=20~50%，便会增加至 22~55%，
此时Io=1.1~2.75mA，Io太小，可能会造成VOL低于VIL的情况发生。
图 5 Current Transfer Ratio vs Forward Current 图 6 Current Transfer Ratio vs Ambient Temperature
影响到TPLH与TPHL的外部条件主要为IF与 RL，如图 7 所示，RL 影响最大，尤其在 RL=3KΩ 后的TPLH极速上升，加上为了避免因IF电流降低，造成VOL低于VIL的情况发生，因此建议可采用IF ＝16mA、RL=1.9KΩ的条件，此条件与制规相同，可直接套用 CTR%范围，评估 CTR%下限是 否能正常工作。
假设Vcc=5V、Ta=25℃：
＠IF＝16mA、CTR%(min)=20%、Io=16mA*20%=3.2mA。
@RL=1.9KΩ、VRL=3.2m*1.9K=6.08V＞Vcc，评估Io实际电流<3.2mA。
假设VO=0.4V、Io=(5-0.4)/1.9K=2.42mA，故实际电流为 2.42mA。
图７Propagation Delay vs. Load Resistance
当使用高速光耦应用问答:
Q/A 1 问：高速光耦的主要应用是什么？
答：高速光耦器件常用于电气与光学之间的数据传输和隔离应用。它们可以将高速的电信号转换成光信号，以达到隔离和抗干扰的目的，同时保持高速数据传输的能力。
Q/A 2 问：高速光耦的典型应用有哪些？
答：高速光耦器件广泛应用于以下领域：
高速通信系统：用于光纤通信、光纤传输和光纤接口。
工业自动化：在工业控制系统中用于隔离和传输高速数据信号。
医疗设备：用于医学影像设备、医疗器械和医疗检测系统。
测试和测量仪器：在高速数据传输和信号隔离方面的应用。
高速数据存储：用于存储系统中的高速数据读写和传输。
Q/A 3 问：高速光耦的工作原理是什么？
答：高速光耦由发光二极管（LED）和光敏电晶体（Phototransistor）组成。LED发光时，产生的光信号通过绝缘层，照射在光敏电晶体上。
光敏电晶体吸收光信号并产生电流，从而实现光信号到电信号的转换。
Q/A 4 问：高速光耦的优点是什么？
答：高速光耦具有以下优点：
高速传输：能够实现高速的数据传输，支持高频率信号的隔离和传输。
隔离能力：能够隔离高电压或高噪声环境下的信号，保护数据传
Q/A5问：隔离性：
高速光耦通常用于隔离不同的电路或系统，以防止干扰或提供电气隔离。确保选择具有良好隔离性能的高速光耦，以确保信号的隔离和保护。
参考来源