哪种类型的光隔离器适合您的电路信号？

时间： 2023-12-27 来源：先进光半导体官网

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光隔离器是一种电子设备，可用于在二极管之间传递信息而不通过电流。由于无需在光隔离器电路中的输入和输出之间直接传递电压或电流，因此这些元件可用于在PCB的两个区域中提供电气隔离。光隔离器充当保护机制，确保有害电流不会流过设备。

简单来说，光隔离器的工作原理是获取输入电信号并使用发光二极管将其转换为光信号，通常在近红外光谱中工作。然后，在同一器件中,光电二极管、光电晶体管或光电达林顿晶体管等光敏器件将光信号转换回电信号。这为输入端出现的任何电压瞬变或过电压电平提供了屏障，使其不会影响光隔离器输出端的电路。组件密封在不透明的封装中，以防止外部光线的干扰。

有许多不同类型的光隔离器电路广泛用于通信、控制和监控系统,在这些系统中，数据信号可能为有害电压提供进入点以损坏设备。当易受感应电压瞬变或接地层浪涌影响的长数据电缆进入包含敏感半导体元件的电子设备时，它们特别有用。

选择光隔离器时的重要规格

值得一提的是，光耦合器和光隔离器这两个术语通常可以互换使用;然而，通常的惯例是光耦合器是可以隔离高达约5000V电压的器件，而光隔离器是可以隔离超过5000V电压的器件。如果您看到此约定的例外情况，请不要感到惊讶。光隔离器的速度也不同，固态继电器等快速光隔离器在数据传输方面将优于二极管光隔离器等产品。如有疑问，请查看数据手册。下图显示了光隔离器或光耦合器的典型电路图,输入在左侧，输出在右侧。

隔离电压

隔离电压是LED和光传感器之间可能存在的最大额定电压差。该隔离电压由光隔离器器件本身的结构和器件外部因素决定。当器件光源元件处的电压电弧穿过光传感器元件时，将发生内部击穿。同样，当器件输入引脚上的电压电弧穿过输出引脚时，也会发生外部击穿。这受到PCB设计的影响，PCB设计是输入和输出的走线的布线和分离方式以及器件周围的环境条件。发生电弧的电压将取决于温度、湿度、分离距离、压力和空气污染物的存在。距离和湿度是最重要的因素。典型的现成光隔离器可以承受高达10kV的输入至输出电压差和约25kV/μs的电压瞬变。

电流传输比

电流传输比(CTR)是LED和传感器电流之间的比值，有效地获得器件并反映其效率。具有低CTR的光隔离器需要更多的电流来驱动LED，从而在光电晶体管上为特定输出负载产生足够的电流。

CTR不是恒定的，而是取决于进入元件的输入电流。CTR也会因每个组件、其温度和组件的使用年限而异，因此选择一款能够在光隔离器将使用的设备的最大额定温度和最长工作寿命下提供所需CTR的器件至关重要。组件的制造公差可能导致同一批次组件内的CTR范围很广，因此设计必须基于数据手册中规定的最小CTR。所有这些因素都会使最佳设备的选择变得棘手。如有疑问，请添加健康的误差范围，并使用最坏情况的元件值仿真电路，以确保电路正常工作。

光隔离器结构

光隔离器通常使用近红外LED将电输入信号转换为等效光信号。光包含在封闭的光隔离通道(也称为介电通道)中。光隔离通道末端的光敏器件可以直接从接收到的光产生电信号,或者使用接收到的光来调制从外部电源流出的电流。光敏器件可以是光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、可控硅整流器(SCR)或三端双向可控硅。由于光敏电阻既可以用作光源，也可以用作光敏器件，因此可以使用两个光敏电阻形成双向光隔离器,光隔离通道的两端各一个。性能和效率问题限制了双向光隔离器的可用性和应用。等效电路可以使用两个反向配置的单向光隔离器来实现，但代价是需要更多分立元件和更大的尺寸。

在选择光隔离器类型时，不要只选择适合您预算且您最喜欢的供应商有库存的任何设备。光隔离器有多种不同类型的光隔离器，针对特定应用进行了优化。通过考虑关键因素开始选择过程。

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