3 光电隔离技术

3.1光电耦合器简介

光电隔离（简称光耦）采用光电耦合器来实现，即通过半导体发光二极管（LED）的光发射和光敏半导体（光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等）的光接收，来实现信号的传递。由于发光二极管和光敏半导体是互相绝缘的，从而实现了电路的隔离。

当给发光二极管加以正向电压时，由于空间电荷区势垒下降，P区空穴注入到N区，产生电子与空穴的复合，复合时放出大部分为光形式的能量。给发光二极管加的正向电压越高，复合时放出的光通量越大。当然，给发光二极管加的正向电压受其最大允许电流的限制。

当光敏半导体，比如光敏二极管，受到光照射时，在PN结附近产生的光生电子－空穴对在PN结的内电场作用下形成光电流。光的照度越强，光电流就越大。当光敏半导体没受到光照射时，只有很小的暗电流。

3.2光电耦合器的特性

光电耦合器的特性是用发光二极管的输入电流和光敏半导体的输出电流的函数关系来表示的，如下图所示：

 
图2 光耦的特性曲线

从光电耦合器的特性曲线可以看出，光电耦合器的线性度较差，但可以利用反馈技术进行校正。

3.3光耦应用中的注意事项

由于光电耦合器的输入阻抗与一般干扰源的阻抗相比较小，因此分压在光电耦合器的输入端的干扰电压较小，它所能提供的电流并不大，不易使半导体二极管发光；由于光电耦合器的外壳是密封的，它不受外部光的影响；光电耦合器的隔离电阻很大（约1012Ω）、隔离电容很小（约几个pF）所以能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。光电耦合器的隔离阻抗随着频率的提高而降低，抗干扰效果也将降低。

4 继电器隔离技术

4.1电磁继电器

电磁继电器隔离一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生的电磁效应，衔铁就会在电磁吸引力的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力的作用下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样的吸合、释放。

继电路实际上是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，利用较小的电流去控制较大的电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

继电器的线圈和触点之间没有电气上的联系。因此，可以利用继电器的线圈接受电气信号，而用触点发送和输出信号，从而在低频时，避免强电和弱电信号之间的直接联系，实现了抗干扰隔离。

4.2继电器使用注意事项

继电器基本上具有较高的抗干扰能力，它本身不属于干扰敏感器件,但是继电器在应用时，也要注意控制其线圈和触点回路之间的寄生电容，其大小一般为10pF左右，同时，继电器的线圈工作频率较低，不适用于工作频率较高的场合，另外还存在触点通断时的弹跳和火花干扰以及接触电阻等缺点。

在机械触点分断信号电流的过程中，由于电路电感的存在将会在触点间感应过电压，这个过电压可能会导致触点间隙击穿而产生电弧；当触点间隙加大时，电弧熄灭，触点间电压又升高，电弧又重燃；如此重复，直到触点间距足够大电流中断时为止。

上述过程中，产生的电弧和峰值大、频率高的电压脉冲串将通过辐射和传导对其它电路和器件形成强烈的干扰。