光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离。光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起。光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接,主要是防止因有电的连接而引起的干扰,特别是低压的控制电路与外部高压电路之间。

1.光耦隔离的作用

 

1、隔离作用。光耦起到信号的隔离作用。由于光耦是单向传输的,所以可以实现信号的单向传输,使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;由于光耦是光电式的所以使用寿命长,摆脱了机械式触点有吸合次数的缺陷。

如信号隔离或光电的隔离。隔离能起到保护的作用,如一边是微处理器控制电路,另一边是高电压执行端,如市电启动的电机,电灯等等,就可以用光耦隔离开。当两个不同型号的光耦只有负载电流不同时,可以用大负载电流的光耦代替小负载电流的光耦。

2、电平转换作用。光耦可以实现电平的转换作用,比如说单片机是3.3V供电的,我要输出5V幅值的方波,可以通过光耦起到电平的转换作用。

光耦隔离的作用

(图片来源于互联网)

光耦是光电耦合器的简称,英文名字叫做optical coupler。它是以光为媒介来传输电信号的器件,由发光器件、光敏器件组成。当输入端加上电信号使发光器件发光时,光敏器件感光而产生光电流,从而实现了“电-光-电”之间的转换。

光耦的主要构件是发光器件和光敏器件,发光器件一般都是IRLED,而光接受器件有光敏二极管光敏三极管、达林顿管、光集成电路等类型,在高频开关电源中,对光耦的响应速度要求很高,故一般采用如图1所示的响应较快的高速型,延迟时间在500nS以内。用于模拟信号或直流信号传输时,应采用线性光耦以减小失真,而传输数字开关信号时,对其线性度的要求不太严格。

 

2.光耦隔离的原理

 

光耦隔离的重要参数:

①隔离电容:一般要求小于1PF

②直流电流传输比CTR:一般为20%--300%,越接近常数则线性越好,其大小反映光耦的传输能力

③输入输出间的绝缘电压Viso(典型值:1—10KV) 和绝缘电阻Riso (典型值:1011--1012Ω)

④饱和压降VCES:一般小于0.4V

⑤响应速度:一般用tPHL和tPLH表示

当OUT1输出高电平,三极管打开,2脚为低电平,光电隔离器3打开,3脚为高电平
当OUT1输出低电平,三极管关闭,2脚为低电平,光电隔离器3关闭,3脚为低电平

NPN三极管正常工作条件:发射结正偏,集电结反偏。Uc>Ub>Ue 放大区
发射结反偏,集电结反偏。Uc>Ue>Ub 截止区
发射结正偏,集电结正偏。Ube>Uce 饱和区


光耦隔离的原理

(图片来源于互联网)

光耦隔离的原理

(图片来源于互联网)

输入高,三极管闭合,VC=VE,一图复位,二图复位
输入低,三极管断开,一输出高,二输出低 s s