光電隔離應用設計電路圖

　　光電隔離介紹

　　光耦合器一般由三部分組成：光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極管（LED），使之發出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出。

　　這就完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。

　　圖1.光電隔離器工作原理

　　由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。

　　光耦合器的主要優點

　　信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是70年代發展起來產新型器件，現已廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態繼電器（SSR）、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調節控制端電流來改變占空比，達到精密穩壓目的。

　　光電隔離電路的作用

　　是在電隔離的情況下，以光為媒介傳送信號，對輸入和輸出電路可以進行隔離，因而能有效地抑制系統噪聲，消除接地回路的干擾，有響應速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等好處，使其在強-弱電接口，特別是在微機系統的前向和后向通道中獲得廣泛應用。

　　圖2. 光電隔離器應用

　　電壓、電流、溫度、壓力、應力及流量等測量是工業及過程控制應用中的重要組成部分。此類應用環境常會涉及危險級電壓、瞬態信號、共模電壓及不穩定地電位，可能會損壞測量系統，降低測量精度。為了克服以上缺陷，工業應用中的測量系統設計會加入電氣隔離。本白皮書集中討論模擬測量中的隔離，解答隔離應用中的常見問題，還將涉及不同隔離方式的技術實現。

　　實現隔離的方法

　　隔離要求信號通過隔離阻障傳輸，不能有直接電氣連接。常用的非接觸式信號傳輸器件有發光二極管（LED）、電容、電感等。此類器件的基本原理即是最常見的三種隔離技術：光電、電容、及電感耦合。LED能在通電時發光。光電隔離利用LED與光電探測設備實現隔離阻障，通過光來傳輸信號。

光電隔離電路

　　光電探測設備接受LED發出的光信號，再將其轉換成原始電信號。光電隔離是最常用的隔離方法。使用光電隔離的優勢是能夠避免電氣與磁場噪聲。而缺點則是傳輸速度受限于LED的轉換速度、高功率散射及LED磨損。