光電隔離器是隔離器的一種，它是把發光器件與光敏接受器件集成在一起，或用一根光導纖維把兩部分連接起來的器件。通常發光器件為發光二極管（LED），光接受器件為光敏晶體管等。加在發光器件上的電信號為耦合器的輸入信號，接受器件輸出的信號為隔離器的輸出信號。當有輸入信號加在光電隔離器的輸入端時，發光器件發光，光敏管受光照射產生光電流，使輸出端產生相應的電信號，于是實現了光電的傳輸和轉換。其主要特點是以光為媒介實現電信號的傳輸，而且器件的輸入和輸出之間在電氣上完全是絕緣的。

常見光電隔離電路圖（一）

停電報警器

其電氣原理圖如圖4所示。本裝置利用的光電隔離器的型號為4N25。該電路主要由兩部分組成。即交流電檢測部分和音頻振蕩器部分組成。平時，市電經D1整流，C1濾波，得到約300V的直流電壓，此直流電一路經R1使有電指示燈發光，另一路經R2送入4N25的輸入端，使發光二極管發光，被光敏三極管接收而導通，集電極輸出低電平，使T1、T2構成的音頻振蕩器和LED2均不工作。當電網突然停電，C1兩端的電壓消失，有電指示燈LED1熄滅，4N25的發光二極管也熄滅，使其光敏三極管截止，T1導通，音頻振蕩器起振，揚聲器發出報警聲，同時停電指示燈也閃閃發光，直到斷開開關K或電網再來電為止。

常見光電隔離電路圖（二）

數字傳輸隔離器

其電氣原理如圖5所示。此裝置采用的光電隔離器為VICT22型。它可以在兩個數字電路之間提供完全的電氣隔離。低至+4V的輸入信號也能使輸出狀態改變，且電路能夠承受高達+100V的輸入峰值電壓而不擊穿，T1、T2組成電流穩定器，把通過光電隔離器輸入端回路的電流限制在7mA。穩壓二極管D2提供基準參考電壓，限定通過R2的電流。當輸入信號點亮光電耦合器的發光二極管時，輸出就改變狀態。

常見光電隔離電路圖（三）

計算機外部設備互連

電路電氣原理如圖6所示。為了防止強電干擾及其它干擾信號通過I/O控制電路進入計算機，通常的辦法是先采用濾波吸收，抑制干擾信號的產生，然后采用光電隔離，使計算機與強電部件不共地，阻斷干擾信號的傳導。當計算機輸出的信號為高電平時，經非門74LS04反相后，加到光電耦合器G中，發光二極管正端的電平為低電平，因此發光二極管不導通，沒有光發出，這時三極管截止，輸出信號幾乎等于加在光敏三極管上的電源電壓。當控制信號為低電平時，發光二極管導通并發光，光敏三極管導通，于是輸出端的電平幾乎等于零。同樣的道理，可將光電隔離器用于信息的輸入電路中。

常見光電隔離電路圖（四）

隔離要求信號通過隔離阻障傳輸，不能有直接電氣連接。常用的非接觸式信號傳輸器件有發光二極管（LED）、電容、電感等。此類器件的基本原理即是最常見的三種隔離技術：光電、電容、及電感耦合。LED能在通電時發光。光電隔離利用LED與光電探測設備實現隔離阻障，通過光來傳輸信號。

光電隔離電路

光電探測設備接受LED發出的光信號，再將其轉換成原始電信號。光電隔離是最常用的隔離方法。使用光電隔離的優勢是能夠避免電氣與磁場噪聲。而缺點則是傳輸速度受限于LED的轉換速度、高功率散射及LED磨損。

常見光電隔離電路圖（五）

RS485電路總體上可以分為隔離型與非隔離型。隔離型比非隔離型在抗干擾、系統穩定性等方面都有更出色的表現，但有一些場合也可以用非隔離型。 我們就先講一下非隔離型的典型電路，非隔離型的電路非常簡單，只需一個RS485芯片直接與MCU的串行通訊口和一個I/O控制口連接就可以。如圖1所示：

圖1、典型485通信電路圖（非隔離型）

當然，上圖并不是完整的485通信電路圖，我們還需要在A線上加一個4.7K的上拉偏置電阻；在B線上加一個4.7K的下拉偏置電阻。中間的R16是匹配電阻，一般是120Ω，當然這個具體要看你傳輸用的線纜。（匹配電阻：485整個通訊系統中，為了系統的傳輸穩定性，我們一般會在第一個節點和最后一個節點加匹配電阻。所以我們一般在設計的時候，會在每個節點都設置一個可跳線的120Ω電阻，至于用還是不用，由現場人員來設定。當然，具體怎么區分第一個節點還是最后一個節點，還得有待現場的專家們來解答。TVS我們一般選用6.8V的，這個我們會在后面進一步的講解。

常見光電隔離電路圖（六）

光耦亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發光器（紅外線發光二極管LED）與受光器（光敏半導體管）封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光器發出光線，受光器接受光線之后就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了“電-光-電”轉換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器。

完成了大功率開關電源主回路設計，該電路采用的是全橋拓撲經過高頻變壓器轉換再整流，實驗項目是三相進線15V/6KA輸出。其中，主回路的保護設計及報警設計是必不可少的。我首先想到的是，通過單片機輸出控制繼電器動作，而且由于抗干擾的要求，我必須通過光耦隔離。光耦隔離繼電器保護電路設計應需而生。

主要電路設計如下圖：

該繼電保護主要隔離應用的是TI公司生產的TIL117光耦芯片。該芯片無需供電，通過光耦二極管上拉15V電源輸出15mA即可正常工作，有效隔離了輸出側對主回路的電磁影響。

另外該電路還有一個+24V供電電源，大部分繼電器設計的時候都需要24V，該電源設計圖如下：

該電路主要的穩壓芯片采用的是生產設計的UA7824芯片，該芯片輸入電壓可調范圍寬，穩壓性能好，功耗低價格低廉。在繼電器電路設計的圖紙中，穩壓電源我大部分是用的這個芯片。

常見光電隔離電路圖（七）

光電耦合器件把發光器件和光敏器件組裝在一起，以光為媒介，實現輸入和輸出之間的電氣隔離。光電耦合是一種簡單有效的隔離技術，關鍵技術在于破壞了“地”干擾的傳播途徑，切斷了干擾信號進入后續電路的途徑，有效地抑制了尖脈沖和各種噪聲干擾。電流傳輸比是光電耦合器件性能的一個重要標志，定義為輸出電流與輸入電流的比值。

光電耦合器的工作特性

TLP521-2光電耦合器是由兩個單獨的光電耦合器組成。一般來講，光電耦合器由一個發光二極管和一個光敏器件構成。發光二極管的發光亮度L與電流成正比，當電流增大到引起結溫升高時，發光二極管呈飽和狀態，不再在線性工作區。光電二極管的光電流與光照度的關系可用IL∝Eu表述。其中，E為光照度，u=1±0.05，因此，光電流基本上隨照度而線性增大。但一般硅光電二極管的光電流是幾十微安，對于光敏三極管，由于其放大系數與集電極電流大小有關，小電流時，放大系數小，所以光敏三極管在低照度時靈敏度低，而在照度高時，光電流又呈飽和趨勢。達不到線性效果。

因為不同的光電耦合器有不同的工作線性區，所以，在試驗過程中，應該首先找到光電耦合器的線性區。光電耦合器TLP521-2的電流線性區大約為1～10mA。光電耦合器的偏置輸入電路可以決定輸入它的電流的范圍，偏置電路設計的好，可以使得輸入電流在很大范圍內變化時，光電耦合器依然工作在線性區。

光耦隔離和驅動電路圖