光电隔离器的工作原理_光电隔离器的应用

光电隔离器是隔离器的一种，它是把发光器件与光敏接受器件集成在一起，或用一根光导纤维把两部分连接起来的器件。通常发光器件为发光二极管（LED），光接受器件为光敏晶体管等。加在发光器件上的电信号为耦合器的输入信号，接受器件输出的信号为隔离器的输出信号。当有输入信号加在光电隔离器的输入端时，发光器件发光，光敏管受光照射产生光电流，使输出端产生相应的电信号，于是实现了光电的传输和转换。其主要特点是以光为媒介实现电信号的传输，而且器件的输入和输出之间在电气上完全是绝缘的。

光电隔离器的结构

从结构上看，光电隔离器由一发光二极管和光敏晶体管封装在同一个管壳内组成，其表示符号如图1所示。它们在结构排列上使LED辐射能量有效地耦合到光敏晶体管上，一般有金属封装和塑料封装两种形式。金属封装采用金属外壳并用玻璃绝缘，芯片采用环焊以保证发光管与接受管对准。塑料封装采用双列直插式结构，管芯先装于管脚上，中间用透明树脂固定，具有聚光作用，故灵敏度较高，是目前应用较多的一种。

通常使用的光隔离器组合形式有四种。如图2所示。其中图2（a）为普通型隔离器，一般用于100kHz以下频率的装置中。图2（b）为高速型隔离器，其响应速度高。图2（c）为达林顿输出型隔离器，具有达林顿输出的一切特性，可直接用于驱动较低频率的负载。图2（d）为可控硅输出型。其输出部分为光控晶闸管，常用于大功率的隔离驱动场合。在实际应用中，可根据实际需要选用适当的组合形式，且尽量选用结构简单的器件，以降低成本。

光电隔离器的主要参数有以下几种：电流传输比;脉冲上升时间和下降时间;输入、输出间的绝缘电阻;输入、输出间的耐压;输入、输出间的寄生电容等。

光电隔离器的工作原理

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。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，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，电信号传输具有单向性等特点，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，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

图1.光电隔离器工作原理

由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，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，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

光电隔离器的应用

光电隔离器在实际工作中的应用极其广泛，但归纳总结起来，主要应用在以下几个方面：

（1）可将输入和输出两部分间的地线分开，各自使用一套电源供电。这样信息通过光电转换，单向传递;又由于光电隔离器输入与输出端之间绝缘电阻非常大，寄生电容很小，因此，干扰信号很难

从输出端反馈到输入端，从而起到隔离作用。

（2）可以进行电平转换。通过光电隔离器可以很方便地实行电平转换。

（3）提高驱动能力。隔离用光电耦合器（如达林顿电路）输出和可控硅输出型耦合器件，不断具有隔离功能，而且还具有较强的带负载能力。微机输出信号通过这种光电隔离器件后，就能直接带动负载。

图3是光电隔离器常用的几种电路：驱动传输线隔离、固态继电器、脉冲放大器、触发可控硅、驱动继电器等。

图3   常用电路