[导读] 大家好，朋友们，我是小麦。
光学隔离器，又称光学耦合器。设计广泛应用于电路设计中。今天我们来梳理一下光耦合的知识。虽然光耦合很简单，但有些地方需要注意。
什么是光隔离器？
光隔离器opto-isolator，它是一种用于在两个隔离电路之间传输电信号的电子元件。又称光电耦合器，光耦合器。
同一不透明包装中常见类型的光隔离器、组成。数字(开-关)信号通常由光隔离器传输，但有些光耦可以传输模拟信号。
光耦合源-接收端，即耦合的含义；
除耦合外，还有一层含义是去耦合，有些噪声信号不能通过光信号传输到接收侧，即去耦合。
上面说有的光耦可以传输模拟信号，这是怎么回事呢？
它是如何工作的
光耦合包含光源，通常是近红外发光二极管 (LED)，由封闭的光通道和光电传感器组成。
近红外发光二极管将输入端电信号转换为光信号，通过封闭的光通道检测到LED发出的光信号转换为电能或调制从外部电源流出的电流。
光电传感器可用于光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、可控硅整流器 (SCR) 或双向可控硅 LED 除了发射光，它还可以感应光，因此可以构建一个对称的双向光隔离器。光耦合固态继电器包括驱动电源开关的光电二极管光隔离器，通常是互补的MOSFET。
看下面的动画比较生动:
常见的隔离技术有:光电隔离、继电器隔离、变压器隔离等。光介质和磁介质隔离是两种主要技术手段。
为什么干扰信号不能通过光耦？
干扰源内阻一般很大，虽然也可以输出较高的干扰电压，但可输出能量一般很小，只能在电路中形成较小的干扰电流，因为干扰电流很小，不能激励发光二极管发光，发光二极管需要一定的大电流来发射光能，因为没有足够的能量，不能成功突破，阻挡在输入侧。
光耦合本身的输入阻抗很低，干扰源的内阻一般很大。从这个角度来看，干扰源输出信号是按照分压原理施加的LED干扰电压也很小。
光耦输入/输出侧等效电容很小，PF量级，绝缘电阻很大，一般可以达到
光在封闭的光路中进行传输，光路不会受到外接光的干扰。
为什么需要隔离
电子产品的信号线或者电源线可能会受到闪电、静电放电、射频传输、开关脉冲和电源扰动引起的电压浪涌的影响。
雷击可引起高达10kV的浪涌电压，比许多电子元件的电压限制高出一千倍。产品电路本身也可能包含高压电路，在这种情况下，就需要安全、可靠的方式将高压电路与数字低压器件连接起来，那么隔离技术就是一个很好的技术手段。
光隔离器的主要功能是阻止这种高电压以及电压瞬变，使系统某一部分的浪涌不会干扰或破坏其他部分。
常见的光耦结构
常见的光耦合器有四种形式，不同之处在于所使用的光敏器件。光电三极管和光电达林顿管通常用于直流电路，光电可控硅和光电双向可控硅用于控制交流电路。在光电三极管光耦合器中，晶体管可以是 PNP 或 NPN。达林顿晶体管是一对双晶体管，其中一个晶体管控制另一个晶体管的基极。达林顿晶体管提供高增益能力。
举个栗子
曾经使用光耦隔离驱动一个DA芯片，该DA量输出需要控制其他设备，该模拟输出需要与数字控制部分做隔离，下面是其中的部分电路：
先大致看看FODM453这款光耦：
其中两个指标稍作说明：这款光耦速度比较快，可以做到1MBit/s。
这里有个术语CMR，是指Common Mode Rejection的缩写，什么意思呢？
在输入与输出脚之间施加一个瞬变的脉冲电压，在如上测试该指标测试电路中会测得一个输出电压的变化，因此该指标就是定义输出Vo在该测试条件下，上升沿、下降沿的变化速率。
使用光耦个人觉得需要注意的一些要点：
限流电阻选取
输入输出侧需要为隔离电源
限流电阻
要计算输入限流电阻，需要查询所选取的光耦的前向工作电压的典型值，比如FODM453， 输入正向工作电压典型值为1.6V
比如按照规格书中的典型测试值16mA选择电阻，则
因此实际电路中，比如我选择了200Ω，电流为17mA，小于允许的50mA。
事实上电阻再选大一点，比如使正向电流为10mA,电阻大约300Ω，也是可以的。
电源
输入侧与输出侧需要单独供电，两路电源需要没有直接回路，才能真正的实现光隔离，比如如接成下面这样：
两侧虽然电源电压不一样，但是如果是共地的，如果想用光耦做隔离，则光耦就白用了，隔离作用全无。当然这样可以做逻辑电平转换，但是用光耦只做逻辑电平转换，则有点不合算，完全可以用专门的逻辑电平转换芯片。
这样的栗子，也捎带着说明，光耦在隔离的同时，两侧的电压等级设计不一样，还可以实现逻辑电平转换。比如现在很多芯片的IO脚电平是1.8/3.3V，而外部电路可能是5V或者其他电平，如果还需要实现隔离，则可以选择光耦。
总结一下
之前做过些简单硬件相关的工作，硬件很多知识很复杂。光耦在抗干扰方面应用很多，尤其在一些工业设备中，常见的输入、输出接口大概率都会设计成带隔离的接口，你或许会看到Galvanic isolation这样一个需求术语，那么光耦隔离技术就是其中的一种实现手段。
—— The End ——
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