【经验】解析光耦合器如何工作?

时间： 2023-09-09 来源：先进光半导体官网

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光隔离器（也称为光耦合器、光电耦合器、光耦合器）是一种利用光在隔离电路之间传输电信号的半导体器件。这些电子元件用于各种通信和监控系统，这些系统使用电气隔离来防止高压发射器影响接收信号的低功率电路。

光隔离器如何工作？

光隔离器的原理图由发射器组成，在这种情况下，用于输入信号传输的红外发光二极管（IRED）或激光二极管以及用于信号接收的光电传感器（或光电晶体管）。通过这种方式，输入信号可以产生电能或调制来自电子设备或其他电源的电流。

当输入电流施加到LED光电二极管（一种常见的光电传感器）时，会产生红外光并穿过光隔离器内部的材料。光束穿过透明间隙并被接收器拾取，接收器充当转换器。使用信号隔离，传感器能够将调制光转换回输出信号。

光隔离器的输入侧可以是光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、可控硅整流器或三端双向可控硅。光耦合固态继电器包含一个光电二极管光隔离器，用于驱动输出侧的电源开关，通常是一对互补的MOSFET。

图 1

为什么光隔离器很重要？

电子设备，如微控制器、印刷电路板和变压器，会受到射频传输、雷击和电源电压尖峰的电压浪涌的影响。

基于光敏电阻的光隔离器于1968年首次用于音频和音乐行业，以避免吉他放大器等设备中断。光隔离器提供了一种安全的方法，使高压元件和低压器件按比例协同工作。

光隔离器封装在单个器件中（见图），具有集成电路或带有额外引线的晶体管的外观。通过自动化，组织可以使用光耦合器将低功率电路与高功率输出电路隔离开来，并消除信号中的电噪声。

光隔离器有哪些用途？

光隔离器最适合于将电压与数字信号隔离，但也可用于传输模拟信号。

任何超过每秒1兆比特（Mbps）的数据速率的隔离都被认为是高速的。数字和模拟光隔离器最常见的速度为1 Mbps，但也提供10 Mbps和15 Mbps的数字速度。

对于许多现代数字用途来说，光隔离器被认为太慢了，但自1990年代以来，研究人员已经创造了替代方案。

在通信领域，高速光隔离器用于服务器和电信应用的电源，例如用于有线以太网LAN的以太网供电（PoE）技术。光隔离器组件还可以保护以太网和光纤电缆免受电涌的影响。在VoIP电话中，可以使用晶体管输出光耦合器隔离电信号。

虽然不再常见，但调制解调器用于连接到电话线，但光隔离器的使用允许计算机连接到电话线，而不会受到电涌或尖峰损坏的风险。在这种情况下，器件的模拟部分使用两个光隔离器：一个用于上游信号，另一个用于下游信号。如果电话线上发生浪涌，计算机将不受影响，因为光隙不传导电流。

先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统、智能电表、自动检测设备、电信设备、测量仪器、医疗设备、通信设备、PC端、安防监控、O/A设备、PLC控制器、I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。

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