光耦检测：原理、方法与实用指南

光耦（光电耦合器）作为关键的电气隔离器件，广泛应用于开关电源、通信接口、工业控制等领域，负责信号传输与电气隔离。为确保电路可靠运行，掌握其检测方法至关重要。以下为系统化的光耦检测指南：

一、核心原理与结构

光耦主要由**发光元件（红外LED）和光敏接收元件（如光敏三极管、光敏二极管、光敏可控硅等）**封装而成。工作时：

  1. 输入端电流（If）驱动LED发出红外光。
  2. 输出端光敏元件接收光信号，转换为输出电流（Ic）。
  3. 输入/输出间通过光传输实现电气隔离（耐压通常达数千伏）。
 

二、关键检测项目与步骤

1. 初步静态检测（断电操作）

  • 工具准备：万用表（二极管档/电阻档）。
  • 输入侧（LED）检测：
    • 用二极管档测量LED两端正向压降（Vf），正常值约为0.9V-1.3V（硅材料），反向应为无穷大。
    • 若正反向均导通或不通，则LED损坏。
  • 输出侧检测（以光敏三极管为例）：
    • 测量输出端引脚间正反向电阻（无光照时）。
    • 正常时光敏三极管CE极间电阻应接近无穷大（高阻态）。
    • 若电阻值极小，可能内部击穿。
 

2. 基本功能测试（简易通电法）

  • 所需设备：可调电源（或电池）、万用表、电阻（如1kΩ）。
  • 接线方法：
  
 
 
 
可调电源+ → 限流电阻 → 光耦LED+ → LED- → 电源- 万用表（电流档）串入回路测If。 另一电源+ → 光敏管C极 → 万用表（电压档） → 负载电阻 → 电源- 电压表红笔接C极，黑笔接负载电阻。
  • 操作步骤：
    1. 缓慢增加输入电流If至典型值（如5-10mA）。
    2. 测量输出端电压变化。
    3. 正常现象：输出电压随If增加而显著下降（输出管导通加深）。
 

3. 电流传输比（CTR）检测（核心参数）

  • 定义：CTR = (输出电流 Ic / 输入电流 If) × 100%，反映光耦转换效率。
  • 测试电路：
  
 
 
 
If调节电路 → 光耦输入端 恒定Vcc → 负载电阻(RL) → 光耦输出端C极 电流表测Ic（或通过RL压降计算）。
  • 步骤：
    1. 设置If为标称值（如5mA）。
    2. 测量输出电流Ic。
    3. 计算CTR = (Ic / If) × 100%。
    4. 判定：实测CTR是否在规格书范围内（通常>50%），老化后CTR衰减超过50%需更换。
 

4. 响应时间测试（高速应用关键）

  • 设备要求：信号发生器、示波器。
  • 方法：
    1. 输入方波信号（如100kHz）。
    2. 示波器双通道观察输入/输出波形。
    3. 测量上升时间（tr）和下降时间（tf）。
  • 标准：实测时间应小于规格书标注值（如高速光耦tr/tf可<3μs）。
 

5. 绝缘耐压测试（安全必需）

  • 设备：耐压测试仪。
  • 步骤：
    1. 连接输入/输出侧引脚（短接各侧引脚）。
    2. 在输入-输出间施加高压（如AC 3750V）。
    3. 维持时间：1分钟（或按规格书要求）。
  • 通过标准：无击穿、无飞弧、漏电流低于阈值（如<1mA）。
 

三、常见故障判断

故障现象 可能原因 检测重点
CTR极低或无输出 LED老化/开路；光敏管失效 测Vf；静态电阻；功能测试
输出侧导通异常 光敏管击穿短路 静态电阻检测
响应延迟 器件老化；型号不匹配 CTR测试；响应时间测量
绝缘失效 内部污染或封装损伤 耐压测试

四、注意事项

  1. 防静电操作：焊接和测试时佩戴防静电手腕带。
  2. 电流限制：测试输入电流不可超最大值（If max），防止烧毁LED。
  3. 型号差异：不同结构（如基极带引出端）的检测方法需调整。
  4. 老化问题：长期使用的光耦应重点监测CTR衰减。
 

提示：规格书是检测基准！测试前务必查阅对应型号的参数定义与测试条件。

通过系统化检测，可精准评估光耦性能，快速定位故障点，保障设备稳定运行。建议建立关键光耦的定期检测机制，尤其在高可靠性要求的应用中。