1. 基本概念

光耦隔離是一種利用 光信號(hào) 實(shí)現(xiàn)電氣隔離的技術(shù)，元件是 光耦合器（Optocoupler，簡(jiǎn)稱光耦）。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常包括：

• 發(fā)光器件（如紅外LED）

• 光敏器件（如光電晶體管、光電二極管）
  兩者封裝在同一密閉空間，通過(guò)光傳輸信號(hào)，但 電氣上完全隔離。

2. 工作原理

1. 輸入側(cè)：電信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。

2. 傳輸：光信號(hào)通過(guò)透明絕緣介質(zhì)（如空氣或塑料）傳遞。

3. 輸出側(cè)：光敏器件接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

4. 隔離：輸入與輸出之間無(wú)直接電氣連接，僅通過(guò)光耦合。

3. 作用

(1) 電氣隔離

• 阻斷地線環(huán)路：防止不同電路之間的共地干擾（如工業(yè)設(shè)備與傳感器的地線噪聲）。

• 隔離高壓與低壓：保護(hù)低壓控制電路免受高壓側(cè)損壞（如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、開關(guān)電源）。

(2) 噪聲抑制

• 消除傳導(dǎo)噪聲（如電源浪涌、高頻干擾），尤其適用于強(qiáng)電磁干擾（EMI）環(huán)境。

(3) 電平轉(zhuǎn)換

• 實(shí)現(xiàn)不同電壓系統(tǒng)間的信號(hào)傳輸（如5V單片機(jī)控制220V交流電路）。

(4) 安全保護(hù)

• 醫(yī)療設(shè)備、工控系統(tǒng)中防止漏電或高壓擊穿危及人身安全。

4. 典型應(yīng)用場(chǎng)景

5. 光耦隔離 vs. 其他隔離技術(shù)

6. 光耦的關(guān)鍵參數(shù)

• 隔離電壓（如5000Vrms）：輸入與輸出間能承受的電壓。

• 傳輸速度（如10kbps ~ 10Mbps）：影響信號(hào)實(shí)時(shí)性。

• 電流傳輸比（CTR）：輸出電流與輸入電流的比值，決定驅(qū)動(dòng)能力。

• 耐溫范圍：工業(yè)級(jí)（-40°C ~ +85°C）或民用級(jí)（0°C ~ +70°C）。

7. 選型建議

• 低速開關(guān)信號(hào)：通用光耦（如PC817）。

• 高速數(shù)字隔離：高速光耦（如6N137）或數(shù)字隔離器（如Si86xx）。

• 高隔離電壓：強(qiáng)化絕緣型（如TLP785）。

8. 注意事項(xiàng)

• CTR衰減：光耦長(zhǎng)期使用后LED老化會(huì)導(dǎo)致CTR下降，需預(yù)留設(shè)計(jì)余量。

• 布局優(yōu)化：輸入/輸出側(cè)布線分開，避免爬電距離不足。

• 替代方案：在高速或高精度場(chǎng)景中，可考慮磁耦（如ADI的iCoupler）或容耦（如TI的ISO系列）。

總結(jié)

光耦隔離通過(guò) 光-電轉(zhuǎn)換 實(shí)現(xiàn)電路間的電氣隔離，作用是 抗干擾、防高壓、保安全，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電源、醫(yī)療等領(lǐng)域。盡管帶寬受限，但其 低成本、高可靠性 使其在低頻隔離場(chǎng)景中仍是方案。