光耦合器与光隔离器：工作原理、应用及隔离电压详解

光耦合器与光隔离器概述

光耦合器（Optocoupler）又称光隔离器，是一种通过光信号实现输入与输出电路之间电气隔离的电子元件。其核心功能是将电信号转换为光信号，再通过光传输至另一侧，最终还原为电信号，从而有效阻断高电压或噪声干扰的传导路径。

工作原理与结构组成

• 发光二极管（LED）：作为输入端的信号源，将电信号转换为光信号。
• 光敏接收器：通常为光敏三极管、光敏二极管或光敏晶闸管，负责接收光信号并将其转换回电信号。
• 封装结构：采用不导电材料密封，确保输入与输出之间的物理隔离，实现高耐压能力。

关键参数：隔离电压的重要性

隔离电压（Isolation Voltage）是衡量光耦合器安全性能的核心指标，表示输入与输出之间可承受的最大交流或直流电压而不发生击穿。常见的隔离电压等级包括：

• 500VAC / 700VDC
• 2500VAC / 3750VDC
• 5000VAC / 7000VDC（用于工业级高可靠性系统）

高隔离电压意味着更强的抗干扰能力与更高的安全性，尤其适用于开关电源、电机控制、医疗设备等高压环境。

典型应用场景

光耦合器广泛应用于以下领域：

• 开关电源（SMPS）：在反馈回路中实现初级与次级电路的隔离，保障用户安全。
• 工业自动化：在PLC输入/输出模块中隔离传感器信号，防止接地环路干扰。
• 通信接口隔离：如RS-485、CAN总线中的信号隔离，提升抗电磁干扰能力。
• 医疗电子设备：满足严格的电气安全标准，避免患者触电风险。