什么是光耦隔离?光耦隔离有何作用?
出处：网络整理 发布于：2025-08-04 16:57:05
1. 基本概念
光耦隔离是一种利用 光信号 实现电气隔离的技术，元件是 光耦合器（Optocoupler，简称光耦）。其内部结构通常包括：
2. 工作原理
输入侧：电信号驱动LED发光。
传输：光信号通过透明绝缘介质（如空气或塑料）传递。
输出侧：光敏器件接收光信号并转换为电信号。
隔离：输入与输出之间无直接电气连接，仅通过光耦合。
3. 作用
(1) 电气隔离
阻断地线环路：防止不同电路之间的共地干扰（如工业设备与传感器的地线噪声）。
隔离高压与低压：保护低压控制电路免受高压侧损坏（如电机驱动、开关电源）。
(2) 噪声抑制
消除传导噪声（如电源浪涌、高频干扰），尤其适用于强电磁干扰（EMI）环境。
(3) 电平转换
实现不同电压系统间的信号传输（如5V单片机控制220V交流电路）。
(4) 安全保护
医疗设备、工控系统中防止漏电或高压击穿危及人身安全。
4. 典型应用场景
| 领域 | 应用示例 |
|---|---|
| 工业控制 | PLC与电机驱动器之间的信号隔离 |
| 开关电源 | 反馈回路隔离（如反激式电源的初级与次级） |
| 医疗设备 | 患者监护仪的信号隔离，防止漏电 |
| 通信设备 | RS-485/232接口隔离，防止雷击损坏 |
| 新能源 | 光伏逆变器中高低压侧的信号传输 |
5. 光耦隔离 vs. 其他隔离技术
| 特性 | 光耦隔离 | 变压器隔离 | 电容隔离 |
|---|---|---|---|
| 隔离介质 | 光 | 磁场 | 电场 |
| 带宽 | 较低（通常＜1MHz） | 中高频（MHz级） | 高频（GHz级） |
| 体积 | 小 | 较大 | 极小 |
| 成本 | 低 | 中 | 高 |
| 典型应用 | 数字信号隔离 | 电源隔离 | 高速信号隔离 |
6. 光耦的关键参数
隔离电压（如5000Vrms）：输入与输出间能承受的电压。
传输速度（如10kbps ~ 10Mbps）：影响信号实时性。
电流传输比（CTR）：输出电流与输入电流的比值，决定驱动能力。
耐温范围：工业级（-40°C ~ +85°C）或民用级（0°C ~ +70°C）。
7. 选型建议
低速开关信号：通用光耦（如PC817）。
高速数字隔离：高速光耦（如6N137）或数字隔离器（如Si86xx）。
高隔离电压：强化绝缘型（如TLP785）。
8. 注意事项
CTR衰减：光耦长期使用后LED老化会导致CTR下降，需预留设计余量。
布局优化：输入/输出侧布线分开，避免爬电距离不足。
替代方案：在高速或高精度场景中，可考虑磁耦（如ADI的iCoupler）或容耦（如TI的ISO系列）。
总结
光耦隔离通过 光-电转换 实现电路间的电气隔离，作用是 抗干扰、防高压、保安全，广泛应用于工业、电源、医疗等领域。尽管带宽受限，但其 低成本、高可靠性 使其在低频隔离场景中仍是方案。
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