光耦繼電器在工業(yè)通信端口的電磁干擾/射頻干擾抑制上的應(yīng)用

光耦合器繼電器最常用于提供安全隔離，以符合國(guó)內(nèi)和國(guó)際監(jiān)管要求。 憑借這種能力，它們可以非常有效地將致命的高壓電位與用戶可訪問(wèn)的設(shè)備（如電源）中的低壓電路隔離開(kāi)來(lái)。 此外，它們已被證明是一種節(jié)省 PCB 空間的經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。 然而，除了安全隔離之外，光耦合器還提供了另一個(gè)經(jīng)常被忽視的好處：隔離電噪聲。 這些器件可用于降低板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)噪聲影響。

光耦合器通過(guò)允許信號(hào)跨越邊界而將噪聲電路與更敏感的電路分開(kāi)，而無(wú)需敏感電路和干擾電路的噪聲接地層共享接地參考。 在需要具有不同噪聲和靈敏度的子電路的系統(tǒng)中，能夠輕松有效地分離 PCB 的各個(gè)部分可以大大降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。 大多數(shù)設(shè)計(jì)工程師如果有足夠的時(shí)間，可以通過(guò)優(yōu)化電路板布局、PCB 劃分、有效濾波、元件規(guī)格和時(shí)鐘頻率選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)非光隔離。 然而，光耦合器極大地簡(jiǎn)化了這個(gè)過(guò)程，這使得使用正確的耦合器從干凈的電路中隔離噪聲成為一個(gè)問(wèn)題。 此外，還減少了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)計(jì)周期時(shí)間。

光耦合器的隔離效果是功能性和可調(diào)的。 功能方面是顯而易見(jiàn)的。 如果有足夠多的不必要的噪聲耦合，電路或電氣系統(tǒng)將無(wú)法工作，或間歇性工作。 噪聲干擾的另一個(gè)方面是調(diào)節(jié)。 國(guó)內(nèi)外政府機(jī)構(gòu)要求，電氣系統(tǒng)除正常的功能性能外，不得干擾廣播頻率和其他電氣設(shè)備。 此外，它們還要求電氣系統(tǒng)不受外部電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響。 在本文中，我們將重點(diǎn)討論這種電磁干擾 (EMI) 或 RFI（射頻干擾）。

許多系統(tǒng)，無(wú)論是內(nèi)部的還是內(nèi)部的，都需要使用外部通信端口來(lái)利用電纜。 所有這些電纜都構(gòu)成潛在的天線，這可能以兩種主要方式對(duì)電子系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。 它們可以將來(lái)自外部環(huán)境的噪聲耦合到目標(biāo)系統(tǒng)中，或者通過(guò)反射器的影響，射頻耦合回路可以作為射頻能量的輻射體進(jìn)入外部環(huán)境。 在第一種情況下，無(wú)意的 RF 耦合會(huì)對(duì)目標(biāo)設(shè)備的性能產(chǎn)生不利影響。 在第二種情況下，輻射射頻可能會(huì)超過(guò)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)允許的輻射噪聲量，或者會(huì)干擾外部設(shè)備的運(yùn)行。

光耦合器可用于隔離I/OCOM端口，從低速RS-485、RS-232、I2C、can總線和4-20mA電流回路應(yīng)用到更高M(jìn)bit通信端口，如Profibus和其他要求高抗擾度的高速通信。這一要求并不局限于工業(yè)應(yīng)用的惡劣環(huán)境。光耦合器越來(lái)越多地用于汽車應(yīng)用，以及不太嚴(yán)重的商業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用。隨著光耦合器數(shù)據(jù)速率的增加，提供理想EMI和RFI緩解方案的通信應(yīng)用的數(shù)量也在增加。

最后，應(yīng)注意的是，與使用高頻載波信號(hào)通過(guò)隔離柵傳輸信號(hào)的競(jìng)爭(zhēng)性隔離技術(shù)不同，“光學(xué)”隔離器本身不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。無(wú)論我們討論的是磁隔離還是電容隔離，這兩種隔離策略都需要在隔離器內(nèi)部產(chǎn)生高頻電信號(hào)。這些高頻信號(hào)可以形成EMI/RFI發(fā)射機(jī)。檢測(cè)高頻載波信號(hào)的內(nèi)部電路也可能對(duì)外部電磁噪聲源“敏感”。在工業(yè)應(yīng)用中，這是需要記住的重要一點(diǎn)。在工業(yè)應(yīng)用中，可能會(huì)出現(xiàn)高強(qiáng)度的磁場(chǎng)和電場(chǎng)。