帶您認識光電耦合器件

一、光電耦合器件簡介： 
光耦合器件（簡稱光耦合器）是將發光器件（如發光二極管）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光實現耦合形成 電-光和光-電的轉換裝置。 
當電信號送到光電耦合器的輸入端時，發光二極管通過電流發光，光敏元件被點亮后產生電流，CE 已開啟； 信號，發光二極管不亮，光敏三極管截止，CE阻斷。 對于數字量，當輸入為低電平“0”時，光電三極管截止，輸出為高電平“1”； 當輸入為高電平“1”時，光電三極管飽和導通，輸出為低電平“0”。 如果底座有引線，就可以滿足溫度補償和檢測調制的要求。 這種光耦合器性能好，價格低廉，因此應用廣泛。 
光耦之所以能在傳輸信號的同時有效抑制尖峰和各種噪聲干擾，使信道上的信噪比大大提高，主要有以下幾個原因：
1.光耦的輸入阻抗很小，只有幾百歐，而干擾源的阻抗比較大，通常為105-106Ω。 根據分壓原理，即使干擾電壓幅值很大，饋入光耦輸入端的噪聲電壓也很小，只能形成很微弱的電流。 由于能量不足，二極管不能發光。 所以被壓制了。 
2.光電耦合器的輸入電路和輸出電路之間沒有電氣連接，也沒有公共地； 它們之間的分布電容很小，絕緣電阻很大，因此各種干擾噪聲很難通過光耦合器饋送到另一側，避免了普通阻抗耦合的干擾信號的產生。 
3.光電耦合器能起到很好的安全保護作用，即使外部設備出現故障，甚至輸入信號線短路，也不會損壞儀表。 因為光耦合器件的輸入電路和輸出電路可以承受幾千伏的高壓。 
4.光電耦合器的響應速度極快，其響應延遲時間僅為10μs左右，適用于對響應速度要求較高的場合。
光電隔離技術的應用 
二、微機接口電路中的光電隔離： 
微機有多個輸入端口，接收遠程現場設備的狀態信號。 微機處理這些信號后，輸出各種控制信號，進行相應的操作。 當現場環境惡劣時，會有較大的噪聲干擾。 如果這些干擾與輸入信號一起進入微機系統，會降低控制精度并導致誤動作。 因此，可以在微機的輸入輸出端使用光耦作為接口，以隔離信號和噪聲。 一個典型的光電耦合電路如圖6所示。該電路主要用于“A/D轉換器”的數字信號輸出，以及CPU發送的前向通道的控制信號和模擬電路的接口， 從而實現不同系統間信號通路的連接。 電氣通路相互隔離，在此基礎上，模擬電路和數字電路相互隔離，抑制串擾。 
對于線性模擬電路通道，光電耦合器必須具有線性變換和傳輸的特性，或者選擇一對管，使用互補電路提高線性度，或者使用V/After F 轉換，使用數字光耦隔離。 
電源驅動電路中的光電隔離： 
在微機控制系統中，大量應用是開關量的控制。 這些開關量一般是通過微機的I/O輸出的。 但是I/O的驅動能力是有限的，一般不足以驅動一些點磁致動器。 需要增加驅動接口電路。 為了防止微機受到干擾，必須采取隔離措施。 例如，晶閘管所在的主電路一般是高壓、大電流的交流電路，不容易直接與微機連接。 可使用光耦將微機控制信號與晶閘管觸發電路隔離。 
在電機控制電路中，也可以使用光耦將控制電路與電機高壓電路隔離。 電機依靠MOSFET或IGBT功率管提供驅動電流，功率管和大功率管的開關控制信號需要與放大級隔離。 在光耦隔離級-放大級-大功率管的連接形式中，要求光耦具有高輸出電壓、高速和高共模抑制。
遠距離隔離傳輸：
在計算機應用系統中，測控系統與被測控設備之間不可避免地需要長線傳輸，信號在傳輸過程中容易受到干擾，導致傳輸失真 信號或失真； 另外，通過長電纜相距較遠的設備之間，往往是由于設備之間的地電位差引起的接地回路電流，在電路上形成差模干擾電壓。 為保證長線傳輸的可靠性，可采用光電耦合隔離措施，將兩條電路的電氣連接分開，切斷可能形成的回路，使其相互獨立，提高抗干擾能力。 電路系統的干擾性能。 如果傳輸線長，場干擾嚴重，可以通過兩級光電耦合器將長線完全“浮”起來。 長線的“浮”去除了長線兩端的公共地線，不僅有效消除了各電路電流通過公共地線時產生的噪聲電壓的相互干擾， 有效解決了長線驅動和阻抗匹配問題。 問題; 同時，當被控設備短路時，還可以保護系統不受損壞。 
三、過零檢測電路中的光電隔離： 
過零，即過零檢測，即自動檢測交流電壓的過零點并 這時產生一個驅動信號使電子開關開始打開。 現代過零技術與光電耦合技術相結合。 
220V交流電壓經電阻R1限流后，直接加到兩個反并聯光耦GD1和GD2的輸入端。 在交流電源的正負半周，GD1和GD2分別導通，U0輸出低電平。 在交流電源的正弦波過零的瞬間，GD1和GD2都不導通，U0輸出高電平。 脈沖信號經反向門整形后作為單片機的中斷請求信號和晶閘管的過零同步信號。 
注：
(1) 光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須使用單獨的電源。 如果兩端共用一個電源，光耦的隔離功能就沒有意義了。 
(2) 使用光電耦合器隔離輸入輸出通道時，所有信號（包括數字量信號、控制量信號、狀態信號）必須完全隔離，這樣就沒有電了，否則這種隔離 是無意的。