光电耦合的原理 用途

xiangsoar

在实际的电子电路系统中，不可避免地存在各种各样的干扰信号，若电路的抗干扰
能力差将导致测量、控制准确性的降低，产生误动作，从而带来破坏性的后果。隔离
技术是破坏"地"干扰途径的抗干扰方法，硬件上常用光电耦合器件实现电→光→电
的隔离，能有效地破坏干扰源的进入，可靠地实现信号的隔离，并易构成各种
功能状态。
光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种噪声干扰，使通道上
的信号噪声比大为提高，主要有以下几方面的原因：
(1)光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常
为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器
输入端的噪声电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使
二极管发光，从而被抑制掉了。
(2)光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的
分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰噪声都很难通过光电
耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。
(3)光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入
信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以
承受几千伏的高压。
(4)光电耦合器的响应速度极快，其响应延迟时间只有10μs左右，适于对响应速度
要求很高的场合。
2 光电隔离技术的应用
2．1 微机接口电路中的光电隔离
微机有多个输入端口，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号
处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大
的噪声干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生
误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作接口，对信号及噪声进行隔离。
2．2 功率驱动电路中的光电隔离
在微机控制系统中，大量应用的是开关量的控制，这些开关量一般经过微机的
I／O输出，而I／O的驱动能力有限，一般不足以驱动一些点磁执行器件，需加接
驱动接口电路，为避免微机受到干扰，须采取隔离措施。如晶闸管所在的主电路一般
是交流强电回路，电压较高，电流较大，不易与微机直接相连，可应用光耦合器将
微机控制信号与晶闸管触发电路进行隔离电路
在马达控制电路中，也可采用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。马达靠
MOSFET或IGBT功率管提供驱动电流，功率管的开关控制信号和大功率管之间
需隔离放大级。在光耦隔离级一放大器级一大功率管的连接形式中，要求光耦具有
高输出电压、高速和高共模抑制。
2．3 远距离的隔离传送
在计算机应用系统中，由于测控系统与被测和被控设备之间不可避免地要进行
长线传输，信号在传输过程中很易受到干扰，导致传输信号发生畸变或失真，
另外，在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间，常因设备间的地线电位差，
导致地环路电流，对电路形成差模干扰电压。为确保长线传输的可靠性，可采用
光电耦合隔离措施，将2个电路的电气连接隔开，切断可能形成的环路，使他们
相互独立，提高电路系统的抗干扰性能。若传输线较长，现场干扰严重，可通过
两级光电耦合器将长线完全"浮置"起来，

长线的"浮置"去掉了长线两端间的公共地线，不但有效消除了各电路的电流经
公共地线时所产生噪声电压形成相互窜扰，而且也有效地解决了长线驱动和阻抗
匹配问题；同时，受控设备短路时，还能保护系统不受损害。
2．4 过零检测电路中的光电隔离
零交叉，即过零检测，指交流电压过零点被自动检测进而产生驱动信号，使电子
开关在此时刻开始开通。现代的零交叉技术已与光电耦合技术相结合。图5为一种
单片机数控交流调压器中可使用的过零检测电路。
220V交流电压经电阻R1限流后直接加到2个反向并联的光电耦合器GD1，GD2
的输入端。在交流电源的正负半周，GD1和GD2分别导通，U0输出低电平，
在交流电源正弦波过零的瞬间，GD1和GD2均不导通，U0输出高电平。该脉冲
信号经非门整形后作为单片机的中断请求信号和可控硅的过零同步信号。
3 注意事项
(1) 在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源，若两端共用
一个电源，则光电耦合器的隔离作用将失去意义。
(2) 当用光电耦合起来隔离输入输出通道室，必须对所有的信号(包括数字量信号、
控制量信号、状态信号)全部隔离，使得被隔离的两边没有任何电气上的联系，
否则这种隔离是没有意义的。

thtssqc

图5在哪里啊，兰州

fanyangping1

呵呵呵    光耦用的多了，pwm驱动啊，驱动大电流什么的啊

zhao4589

有没有相应的光耦应用电路，上传一下，帮忙分析一下呢？谢谢

thtssqc

有图就更好了

thtssqc

有图就更好了，支持一下