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光耦隔离概念介绍

本文节选自【 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%9B%BB%E8%80%A6%E5%90%88%E5%85%83%E4%BB%B6

概念介绍

光电耦合元件是以光(含可见光、红外线等)作为媒介来传输电信号的一组装置[1],其功能是平时让输入电路及输出电路之间隔离,在需要时可以使电信号通过隔离层的传送方式。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二个不共地的电路之间传递信号,二电路之间即使有高压也不会影响[2]。商用的光电耦合元件其输入对输出的耐压可以到10 kV[3],而电压变化率可以快到10 kV/μs[4]。

光电耦合元件可分为模拟与数字两种,都是由光发射器和光侦测器组成。光发射器和光侦测器通常会整合到同一个封装,但它们之间除了光束之外不会有任何电气或实体连接。

常见的光电耦合元件是将发光二极管(LED)及光晶体管(LED)放在一个不透明的封装中。其他的组合有LED-光电二极管、LED-LASCR及灯泡-光敏电阻。光电耦合元件一般会传递数字信号,但配合一些技术,也可以用光电耦合元件传送模拟信号。

原理

光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大

输入的电信号驱动光发射源,使之发光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,具有很强的共模抑制能力[9]。所以,它在长线传输资讯中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在电脑数位通信及即时控制中作为信号隔离的界面器件,可以大大增加其工作之可靠性。

光耦合器的光发射源一般会是红外线的发光二极管,将电能转换为特定波长的光,在发射源及接收器之间会有封闭式的光通道(也称为电介质通道[10]),接收器是光感测器,感测特定波长的光,可能直接转换成电能量,也可能由此信号调变外部电源提供的电流。接收器可以是光敏电阻、光电二极管、光晶体管、可控硅整流器(SCR)或TRIAC。发光二极管除了发射光之外,也可以作为光感测元件,因此可以用发光二极管作光感测元件,即为对称性双向光耦合器。

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