光耦合器和光隔離器

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工業術語學常常會模糊相似概念之間的區別。今天，我們發現光耦合器和光隔離器這兩個術語被互換使用，來指代相同的功能。  

分辨這兩個術語的特征是隔離電壓的大小。光耦合器被用來從某個電勢向另一個電勢傳輸模擬或數字信息，同時保持低于5000V的電勢隔離。光隔離器被設計用來在系統間傳輸模擬或數字數據的同時保持電力系統的隔離，這些電力系統的隔離電壓在5000～50 000V或以上。

工作原理

光耦合器和光隔離器都允許在沒有直接電氣連接的某個電子設備內將信號和數據從一個系統傳輸到另一個系統。這是通過光學辦法完成的，將使用透光介質隔離開的發射器和探測器放在單個封裝內，然后向光接收器發射光束。這使得電路保持了完全的電氣隔離，同時信息可以從一個電勢傳輸到另一個電勢。在所有的光耦合器和光隔離器中，輸入信號都被轉換成LED發出的光脈沖。這個光脈沖被傳輸到一個硅基的光傳感器。



圖 光耦合器的結構會隨著應用的不同而改變

根據要在器件內傳輸的輸入信號類型的不同，光傳感器可以是模擬的或者數字的。如果某個應用需要模擬信號，比如4～20mA，那么光傳感器可以是光電二極管或者光電晶體管。這兩類器件都提供了模擬輸出信號，可以用于許多的模擬應用。

在那些信號量對系統的運轉非常重要的應用中，模擬響應是必需的。器件以LED輸入光強作為參考的電流輸出量稱為電流傳輸比（CTR），它等于輸出電流除以輸入電流。根據系統增益的不同，CTR的取值可能在10%～5000%之間變化甚至更高。通常，CTR越小，上升和下降時間越快。

模擬器件通常需要附加電路才能被系統的其他部件使用。在應用需要脈沖或者比特輸出時，數字輸出器件是最合適的。

這些器件非常容易使用，只需提供一個可靠的信號就可以直接與其他系統部件結合使用。只要照射到光傳感器上的光足夠強，輸出信號就會保持高或者低，輸出電平的高低取決于邏輯結構。

設計人員應考慮的一個事項是在最小化傳輸延時的情況下數字數據的傳輸速率。大多數光隔離器/光耦合器應用在數據率低于10Mb/s的情況，而傳輸延時可能在2～20μm的范圍內。

光耦合器

光耦合器被特別設計為類似于雙列直插式封裝（DIP）或者表面貼裝器件（SMD）的小型封裝，這樣，它們在用光傳輸數據的同時只占用了最小的空間。因為隔離電壓電勢的定義可能通過AC，均方根或者DC值給出，所以設計人員應對其特別留意。

光隔離器

光隔離器有許多封裝類型，如長方形、圓柱形以及一些特殊形狀。這些封裝類型被設計用來提供比DIP和SMD封裝所能達到的隔離電壓更高的隔離電壓。

在使用光隔離器的時候，設計者可能需要將環境條件考慮進來。例如，如果系統需要DC 50 000V的隔離，那么環境的濕度百分數將是一個重要的考慮因素。

如果空氣的濕度太高，那么光隔離器或者PCB的表面可能會產生電弧，形成導電通路并在器件周圍形成短路。距離、溫度、大氣壓力、空氣污染的種類和程度，以及濕度，共同決定了光隔離器表面的擊穿電壓。

器件結構

光耦合器和光隔離器有單個LED或者背靠背LED（陽極和陰極連接在一起）兩種結構。光傳感器的結構可以在單個光傳感器和完整的集成接收器之間變化。

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