光电隔离器(optoelectronic isolator,英文缩写为OC)亦称
光电耦合器、
光耦合器,简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的
隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。
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。
光耦合器的主要优点是:信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,
传输效率高。
光耦合器是70年代发展起来产新型器件,现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、
多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、
数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。
其目的在于从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来,使测控装置与现场仅保持信号联系,而不直接发生电的联系。隔离的实质是把引进的干扰通道切断,从而达到隔离现场干扰的目的。测控装置与现场信号之间、弱电和强电之间,常用的隔离方式有光电隔离、
继电器隔离、
变压器隔离、隔离
放大器等。另外,在布线上也应该注意隔离。
将发光元件和受光元件组合在一起,通过电-光-电这种转换,利用“光”这一环节完成隔离功能,使输入和输出在电气上是完全隔离的。根据受光元件的不同可分为晶体管输出型和晶闸管输出型两类。
光电耦合器具有三个特点:①
信号传递采取电-光-电的形式,发光部分和受光部分不接触,能够避免输出端对输入端可能产生的反馈和干扰,②抑制噪声干扰能力强;③具有耐用、可靠性高和速度快等优点,响应时间一般为数 以内,高速型光电耦合器的响应时间有的甚至小于10ns。
固态继电器按使用场合可以分为交流型(AC-SSR) 和直流型(DC-SSR)两类,它们分别在交流或
直流电源上做负载的开关,不能混用。
为完成地线隔离,将放大器加上静电和电磁屏蔽浮置起来,这种放大器叫隔离放大器,或叫隔离器,其输入和输出电路与电源没有直接的电路耦合关系。常用的隔离放大器有Analog Devices公司的AD277J、AD202、AD204、AD289、AD290、AD210、AD281等。
利用
发光二极管的光反向送回输入端,正向送至输出端,从而提高了放大器的精度和线性度。放大器的输入端和输出端是用光隔离的,所以不存在电气连接。常见的线性光电隔离放大器有Burr-Brown公司的ISO100、3650和3652。
工业应用环境中存在着许多不小的瞬变脉冲,这些瞬变脉冲会影响到数据的传输,甚至伤害互连的设备,为了能够在高速
现场总线通信得到无错误的数据传输,工业系统设计工程师必须要对这些干扰进行处理,通常会使用具有绝缘隔离功能的
光电耦合器来维持数据的完整性并保护互连设备。
光电耦合器件是把发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如
光敏三极管)集成在一起,通过光线实现耦合构成电一光和光一电的转换器件。