光耦器件在工業(yè)通信應(yīng)用中的應(yīng)用-國(guó)晶微半導(dǎo)體

光電耦合器作為一種非常重要的光電器件，能夠調(diào)節(jié)電流的狀態(tài)，可以滿足當(dāng)前工業(yè)系統(tǒng)高規(guī)格的隔離和保護(hù)要求。特別是近幾年，隨著數(shù)字通信技術(shù)的不斷發(fā)展，固體繼電器與光隔離器等部件被廣泛應(yīng)用在機(jī)械行業(yè)中，為光耦合器提供了廣闊的市場(chǎng)。光耦合器在未來的發(fā)展過程中，將會(huì)體積更小、性能更高、重量更輕、運(yùn)轉(zhuǎn)速度更快。

光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電-光-電轉(zhuǎn)換器件。由于該器件使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬，所以在過程控制、工業(yè)通信、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)以及精密儀器等方面有著廣泛應(yīng)用[1]。在當(dāng)前工藝技術(shù)持續(xù)發(fā)展與提升的過程中，其工作速度、工作電流以及集成水平等性能，均會(huì)得到較大提升。

為了進(jìn)一步拓展光耦的功能，在普通光電耦合器件的基礎(chǔ)上，可以通過LED進(jìn)行調(diào)制信號(hào)的加載工作，通過光形式的專屬信號(hào)、光電二極管的提取以及接收光信號(hào)的方式，同時(shí)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)處理，能夠在電-光-電轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)通信的功能。

光電耦合器結(jié)構(gòu)分析

光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)，對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以它在各種電路中得到廣泛應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光電耦合器的主要結(jié)構(gòu)是把發(fā)光器件和光接收器件組裝在一個(gè)密閉的管殼內(nèi)，然后把發(fā)光器件的管腳作為輸入端，把光接收器的管腳作為輸出端。

當(dāng)在輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器件發(fā)光。這樣，光接收器件由于光敏效應(yīng)而在光照后產(chǎn)生光電流并由輸出端輸出。從而實(shí)現(xiàn)了以光為媒介的電信號(hào)傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。這樣就構(gòu)成了一種中間通過光傳輸信號(hào)的新型半導(dǎo)體光電子器件。光電耦合器的封裝形式一般有管形、雙列直插式和光導(dǎo)纖維連接3種。

光電耦合器在通信電路中的應(yīng)用

光電耦合器在長(zhǎng)線信息傳輸中作為終端隔離元件，可以大幅度提高信噪比。所以，它在各種電路中得到了廣泛應(yīng)用。

根據(jù)它的特性，人們利用光電耦合器制作可控的光電開關(guān)，對(duì)開關(guān)電路和高壓電路能夠起到非常好的控制和穩(wěn)壓作用，為人們的使用提供了諸多方便。由于微機(jī)處理器會(huì)完成觸發(fā)信號(hào)接收工作，所以可以將通信電纜電路視為觸發(fā)電路，能夠借助光耦電路達(dá)成這一目標(biāo)。

對(duì)于通信電路來說，TLP521光電耦合器是核心器件，其主要特點(diǎn)就是工作溫度寬、響應(yīng)速度快以及信號(hào)基本上不會(huì)發(fā)生失真問題。光電耦合器之所以能夠在傳輸信號(hào)的同時(shí)，有效地抑制尖脈沖和各種雜訊干擾，使通道上的信號(hào)雜訊比得到提高，主要有以下4個(gè)方面的原因。

1）光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105Ω～106Ω。根據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓也會(huì)很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極體發(fā)光，從而被抑制掉了。

2）光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間既沒有電氣聯(lián)系又沒有共地。二者之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了公共阻抗耦合干擾信號(hào)的產(chǎn)生。

3）光電耦合器可以起到很好的安全保障作用，即使外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號(hào)線短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。因?yàn)楣怦詈掀骷妮斎牖芈泛洼敵龌芈分g可以承受幾千伏的高壓。4）光電耦合器的回應(yīng)速度極快，其回應(yīng)延遲時(shí)間只有10μs左右，適用于對(duì)回應(yīng)速度要求很高的場(chǎng)合。

工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)光電耦合器通信發(fā)展趨勢(shì)

科技的不斷發(fā)展為光電耦合通信創(chuàng)造了較多的可能性以及較大的發(fā)展空間，以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)以及其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建較為完善，有線通信開始被無線通信取代，并逐漸成為通信行業(yè)中的關(guān)鍵通信技術(shù)手段，在通信市場(chǎng)中的占有率持續(xù)增加，發(fā)展為自動(dòng)化通信體系中的關(guān)鍵方式。

因?yàn)楣怦钔ㄐ偶夹g(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常突出，在復(fù)雜工業(yè)條件下可以保證通信服務(wù)質(zhì)量，所以使相關(guān)人員能夠在惡劣條件下進(jìn)行可靠、穩(wěn)定的通信，保證工業(yè)自動(dòng)化能夠獲得更多的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。通過對(duì)光耦通信發(fā)展趨勢(shì)的深入分析能夠發(fā)現(xiàn)，未來光耦通信技術(shù)的安全性、效率等性能均會(huì)得到有效提升，并且相關(guān)人員會(huì)將減少光耦通信發(fā)展過程中的能耗問題作為主要研究?jī)?nèi)容。

基于工業(yè)生產(chǎn)條件差異，需要科學(xué)選擇通信手段，強(qiáng)化有線通信和無線通信之間的聯(lián)合，促使通信系統(tǒng)和無線通信之間能夠充分進(jìn)行整合，充分兼容不同廠商的設(shè)備，科學(xué)制定無線通信協(xié)議，保證協(xié)議具有良好的通用性，進(jìn)而促使工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)能夠獲得良好的光耦通信服務(wù)。同時(shí)，工作人員需要對(duì)無線通信的傳輸速率進(jìn)行提升，提高無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際覆蓋范圍。無線通信將會(huì)是未來通信領(lǐng)域的主流通信方式，具有良好的發(fā)展前景。

審核編輯：劉清