光耦合器和光隔离器

工业术语学常常会模糊相似概念之间的区别。今天，我们发现光耦合器和光隔离器这两个术语被互换使用，来指代相同的功能。

分辨这两个术语的特征是隔离电压的大小。光耦合器被用来从某个电势向另一个电势传输模拟或数字信息，同时保持低于5000V的电势隔离。光隔离器被设计用来在系统间传输模拟或数字数据的同时保持电力系统的隔离，这些电力系统的隔离电压在5000～50 000V或以上。

工作原理

光耦合器和光隔离器都允许在没有直接电气连接的某个电子设备内将信号和数据从一个系统传输到另一个系统。这是通过光学办法完成的，将使用透光介质隔离开的发射器和探测器放在单个封装内，然后向光接收器发射光束。这使得电路保持了完全的电气隔离，同时信息可以从一个电势传输到另一个电势。在所有的光耦合器和光隔离器中，输入信号都被转换成LED发出的光脉冲。这个光脉冲被传输到一个硅基的光传感器。

                                                                   图 光耦合器的结构会随着应用的不同而改变

根据要在器件内传输的输入信号类型的不同，光传感器可以是模拟的或者数字的。如果某个应用需要模拟信号，比如4～20mA，那么光传感器可以是光电二极管或者光电晶体管。这两类器件都提供了模拟输出信号，可以用于许多的模拟应用。

在那些信号量对系统的运转非常重要的应用中，模拟响应是必需的。器件以LED输入光强作为参考的电流输出量称为电流传输比（CTR），它等于输出电流除以输入电流。根据系统增益的不同，CTR的取值可能在10%～5000%之间变化甚至更高。通常，CTR越小，上升和下降时间越快。

模拟器件通常需要附加电路才能被系统的其他部件使用。在应用需要脉冲或者比特输出时，数字输出器件是最合适的。

这些器件非常容易使用，只需提供一个可靠的信号就可以直接与其他系统部件结合使用。只要照射到光传感器上的光足够强，输出信号就会保持高或者低，输出电平的高低取决于逻辑结构。

设计人员应考虑的一个事项是在最小化传输延时的情况下数字数据的传输速率。大多数光隔离器/光耦合器应用在数据率低于10Mb/s的情况，而传输延时可能在2～20μm的范围内。

光耦合器

光耦合器被特别设计为类似于双列直插式封装（DIP）或者表面贴装器件（SMD）的小型封装，这样，它们在用光传输数据的同时只占用了最小的空间。因为隔离电压电势的定义可能通过AC，均方根或者DC值给出，所以设计人员应对其特别留意。

光隔离器

光隔离器有许多封装类型，如长方形、圆柱形以及一些特殊形状。这些封装类型被设计用来提供比DIP和SMD封装所能达到的隔离电压更高的隔离电压。

在使用光隔离器的时候，设计者可能需要将环境条件考虑进来。例如，如果系统需要DC 50 000V的隔离，那么环境的湿度百分数将是一个重要的考虑因素。

如果空气的湿度太高，那么光隔离器或者PCB的表面可能会产生电弧，形成导电通路并在器件周围形成短路。距离、温度、大气压力、空气污染的种类和程度，以及湿度，共同决定了光隔离器表面的击穿电压。

器件结构

光耦合器和光隔离器有单个LED或者背靠背LED（阳极和阴极连接在一起）两种结构。光传感器的结构可以在单个光传感器和完整的集成接收器之间变化。