光电耦合元件

光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输资讯中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在电脑数位通信及即时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加其工作之可靠性。

晶体管耦合器:具有较高的换能效率，高耐压性，低输入驱动能力

高速集成电路输出耦合器:它有提供高速集成光能力的接收元件，速度为1-10兆赫兹。

三端双向可控硅耦合器:这种类型的耦合器主要用来控制AC载荷，例如发动机和螺线管。

光控继电器:能转换类比信号，因为在一个输出处里装配一个MOSFET，有线性输出特征。

光电耦合元件可分为类比与数位两种，主要由光发射器和光侦测器组成。两种元件通常会整合到同一个封装，但它们之间除了光束之外不会有任何电气或实体连接。

光电耦合元件的光发射器大都是发光二极管(LED)，光侦测器的种类比较多，但多半由光电二极管或光晶体管担任。

光电耦合元件广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数位仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机电接口中。

在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦回馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。

经典案例可以说明信号隔离的重要性：某大型公司的生产线调试中。控制系统的信号输入板有八个通道，八个通道共用一个A/D转换器，经过变换后，由光电耦合元件实现与主机电路的隔离。但它的八个通道输入之间并没有隔离，八个通道输入信号每个单独接入控制系统均正常，接入多于两个外部信号时，控制系统显示数字乱跳，故障无法排除。

又如某锅炉控制系统检测锅炉各点温度，使用K分度热电偶作为传感器，同上述相似，仅检测一点均正常，但是向控制系统接入两点以上热电偶时，控制系统显示的温度明显错误。

原因如下：两个现场仪表(A,B)向控制系统传送信号以及控制系统向两台现场仪表发出信号。假定传送的均为1～5VDC信号。理想情况，控制系统及两个现场仪表“地”电位完全相等，传送过程中又没有其他干扰，从控制系统输入来看，接收的信号正确。但实际上现场仪表不可能做到地电位完全相等，通常存在“地”电位差，若A仪表“地”与控制系统"地"同电位，B仪表比它们的“地”电位高0.1V，A仪表传送给控制系统的信号为1～5VDC，而B仪表传送给控制系统的信号则为1.1～5.1VDC，这样控制系统的误差就产生了。同时A、B仪表的“地”线在控制系统处汇合联接。将0.1V电压加在控制系统的地线上，有可能损坏控制系统的局部器件，同时在控制系统上显示错误数据。由此引起了上述现场调试中出现的问题，这两种情况在接入隔离器后均完全正常。

隔离器之所以能起到这个作用，就是它具有使输入/输出/电源在电气上完全隔离的功能，即在输入/输出/电源之间没有公共的“地”。输入信号无论是否受到接“地”的干扰，经隔离处理后的输出信号“地”与现场仪表“地”完全隔离没关系。正是由于这个原因，实现了输入到控制系统输入板的多个现场仪表信号之间隔离，消除了这些信号之间“地”的联系。

由于隔离器的工作电源是为隔离器的输入、输出两部份同时供电，要保证隔离器输入/输出信号隔离，也必须确保隔离器的工作电源在电气上与这两个部分完全隔离。这种输入/输出/电源之间相互隔离的隔离器常称为三隔离或全隔离隔离器。 这种供电方式，在供电电源功率许可的情况下无论隔离器数量多少，均可使用一台电源供电，不会产生相互干扰。若隔离器的工作电源没有与隔离器的输入/输出部分隔离，严格地说隔离器的输入/输出信号也没有被隔离，因为隔离器的输入/输出信号“地”可以通过工作电源连接到一起。

以上叙述了信号输入的隔离情况，同样在控制系统向现场仪表传输信号时也存在类似的问题。采用三隔离隔离器就可以解决这样的问题。