原创 光电隔离技术

电子电路系统中，必然存在各种各样的干扰信号, 当干扰信号强，且电路的抗干扰能力差时，系统极有可能进行误操作。光电隔离技术是一种有效的抗干扰方法, 硬件上常用光电耦合器件实现电→光→电的隔离, 它能有效地破坏干扰信号的进入, 可靠地实现信号的隔离, 并容易构成各种功能状态。

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当电信号送人光电耦合器的输入端时, 发光二极管通过电流而发光, 光敏元件受到光照后产生电流, CE 导通; 当输入端无信号, 发光二极管不亮, 光敏三极管截止, CE 不通。对于数字量, 当输人为低电子“0”时, 光敏三极管截止, 输出为高电平“1”; 当输人为高电平“1”时, 光敏三极管饱和导通, 输出为低电平“0”。

光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种噪声干扰, 使通道上的信噪比大为提高, 主要有以下几方面的原因:

(1)光电耦合器的输入阻抗很小, 只有几百欧姆, 而干扰源的阻抗较大, 通常为105～106Ω。据分压原理可知, 即使干扰电压的幅度较大,但馈送到光电耦合器输入端的噪声电压会很小, 只能形成很微弱的电流, 由于没有足够的能量而不能使二极管发光, 从而被抑制掉了。

(2)光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系, 也没有共地; 发光管和受光器之间的耦合电容很小( 2pF 以内) 的分布电容极小, 而绝缘电阻又很大, 因此回路一边的各种干扰噪声都很难通过光电耦合器馈送到另一边去, 避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。

(3)光电耦合器可起到很好的安全保障作用, 即使当外部设备出现故障, 甚至输入信号线短接时, 也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。

(4)光电耦合器的响应速度较快, 其响应延迟时间只有10μs 左右,不会对较高速系统运行速度产生影响。

主要应用场合有：微机接口电路，功率驱动电路，电机控制等场合

 应用光电隔离技术时要注意两点：

(1) 在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源, 若两端共用一个电源, 则光电耦合器的隔离作用将失去意义。

(2) 当用光电耦合起来隔离输入输出通道时, 必须对所有的信号(包括数字量信号、控制量信号、状态信号)全部隔离, 使得被隔离的两边没有任何电气上的联系, 否则这种隔离是没有意义的