光耦器件在工业通信应用中的应用-国晶微半导体

光电耦合器作为一种非常重要的光电器件，能够调节电流的状态，可以满足当前工业系统高规格的隔离和保护要求。特别是近几年，随着数字通信技术的不断发展，固体继电器与光隔离器等部件被广泛应用在机械行业中，为光耦合器提供了广阔的市场。光耦合器在未来的发展过程中，将会体积更小、性能更高、重量更轻、运转速度更快。

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件。由于该器件使用寿命长、工作温度范围宽，所以在过程控制、工业通信、家用电器、医疗设备、通信设备、计算机以及精密仪器等方面有着广泛应用[1]。在当前工艺技术持续发展与提升的过程中，其工作速度、工作电流以及集成水平等性能，均会得到较大提升。

为了进一步拓展光耦的功能，在普通光电耦合器件的基础上，可以通过LED进行调制信号的加载工作，通过光形式的专属信号、光电二极管的提取以及接收光信号的方式，同时对相关数据进行恢复处理，能够在电-光-电转换过程中进行传输数据，实现通信的功能。

光电耦合器结构分析

光电耦合器是以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以它在各种电路中得到广泛应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后把发光器件的管脚作为输入端，把光接收器的管脚作为输出端。

当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以光为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体光电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接3种。

光电耦合器在通信电路中的应用

光电耦合器在长线信息传输中作为终端隔离元件，可以大幅度提高信噪比。所以，它在各种电路中得到了广泛应用。

根据它的特性，人们利用光电耦合器制作可控的光电开关，对开关电路和高压电路能够起到非常好的控制和稳压作用，为人们的使用提供了诸多方便。由于微机处理器会完成触发信号接收工作，所以可以将通信电缆电路视为触发电路，能够借助光耦电路达成这一目标。

对于通信电路来说，TLP521光电耦合器是核心器件，其主要特点就是工作温度宽、响应速度快以及信号基本上不会发生失真问题。光电耦合器之所以能够在传输信号的同时，有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比得到提高，主要有以下4个方面的原因。

1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105Ω～106Ω。根据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压也会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。

2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间既没有电气联系又没有共地。二者之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了公共阻抗耦合干扰信号的产生。

3）光电耦合器可以起到很好的安全保障作用，即使外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适用于对回应速度要求很高的场合。

工业自动化行业光电耦合器通信发展趋势

科技的不断发展为光电耦合通信创造了较多的可能性以及较大的发展空间，以太网、互联网以及其他网络技术构建较为完善，有线通信开始被无线通信取代，并逐渐成为通信行业中的关键通信技术手段，在通信市场中的占有率持续增加，发展为自动化通信体系中的关键方式。

因为光耦通信技术的应用优势非常突出，在复杂工业条件下可以保证通信服务质量，所以使相关人员能够在恶劣条件下进行可靠、稳定的通信，保证工业自动化能够获得更多的优质服务。通过对光耦通信发展趋势的深入分析能够发现，未来光耦通信技术的安全性、效率等性能均会得到有效提升，并且相关人员会将减少光耦通信发展过程中的能耗问题作为主要研究内容。

基于工业生产条件差异，需要科学选择通信手段，强化有线通信和无线通信之间的联合，促使通信系统和无线通信之间能够充分进行整合，充分兼容不同厂商的设备，科学制定无线通信协议，保证协议具有良好的通用性，进而促使工业自动化产业能够获得良好的光耦通信服务。同时，工作人员需要对无线通信的传输速率进行提升，提高无线网络的实际覆盖范围。无线通信将会是未来通信领域的主流通信方式，具有良好的发展前景。

审核编辑：刘清