交流隔离应该使用光耦合器还是光可控硅?

电子设计中的隔离涉及分离电子组件的两侧或组件组，以防止信号在PCB的两个区域之间传递。通常，这用于防止ESD在PCB的一个区域和另一个区域之间传递，其中一个隔离区域可能暴露在外部环境中。PCB的隔离部分可以在更大的组件中进一步与另一块板隔离。所有这一切的目标是控制信号流并确保安全。

即使PCB使用隔离的部分来限制电源和数据，有时信号也需要在两个区域之间传递。用数据和控制信号实现这一点的最简单方法是使用光耦合。最常见的方法是使用光耦合器，它使用一个LED和一个光电晶体管来耦合一个信号。

还有另一种类型的光隔离器组件可以使用，称为光可控硅。这些组件很少用于光学隔离，通常是因为使用光耦合器很简单。那么你应该在你的设计中使用什么呢?它取决于在PCB中两个隔离区域之间传递的信号类型。

光耦合器vs.光电可控硅

光耦合器和光隔离器都用于在有电隔离时将信号从系统的一侧传递到另一侧。隔离屏障通常阻止电流在元件的两侧之间流动。其思想是使用输入信号，然后触发输出端的电流流动。这确实意味着一个系统需要在隔离屏障的两侧都有电源。

下表提供了这两种类型的光学隔离组件的比较。从表中的数据可以看出，这两种类型的组件非常相似。你经常会在数字系统中看到光耦合器首选的一个原因是，这些组件具有更简单的电路结构和合理的快速响应时间，但它们仍然提供与光电可控硅相当的隔离。

	光耦合器	Optotriac
函数	通过隔离间隙传递信号	从另一边控制隔离系统的一边
照明	领导	领导
光读	光电晶体管电路	Phototriac电路
隔离级别	~ kV范围	~ kV范围
复杂性	直流电路结构简单	输出需要多个被动
照明	领导	领导

光隔离器中使用的光敏元件是光可控硅。这些元件是传统可控硅的光学模拟器件，其功能与光电晶体管类似;底座(或栅极)被输入信号照亮，这可以调节现有电源在输出端的电流流动。

使用光电可控硅

光可控硅不用于直接将交流信号传递到输出端。相反，它被用来作为一个光学触发开关，打开和关闭现有的交流信号。

基本上，输入端的LED将连接到直流电源，或MCU上的GPIO。当光源打开时，输出侧的光可控硅开始导电。这允许输出侧的交流电源向其负载提供电力。正如我们所看到的，光控硅并不是直接通过隔离间隙的交流电。下面是一个简单的示例。

在光可控硅集成电路中，用于打开光可控硅的直流电压或信号。

光耦合器可以用来传递交流信号吗?

简单的回答是“是的”，光耦合器可以用来通过隔离间隙传递时变信号。对于交流信号，使用基本光耦合器有几个要求:

• 频率不能太高，否则导通会受到光电晶体管内部电容的阻碍
• 信号可能有一些直流偏移。在后一种情况下，直流偏置应大于交流幅值
• 信号也可以被整流，但这将需要一个零交叉检测逆变器在输出侧完全再现输入交流信号

不要使用光可控硅来传递交流信号

在这一点上，结论应该是明确的。如果你有一个交流信号，你想让它通过隔离屏障，你应该应用一个直流偏置和光耦合器。

给光可控硅输入交流信号可调节光可控硅的传导，在输出端产生AM信号。 最好的选择是在交流信号上使用带有直流偏置的光耦合器，然后用电容器对输出上的直流进行滤波

隔离ic将使用光耦合

一些在系统两侧提供电隔离的集成电路可以通过光耦合提供高电压隔离。这些组件通常会使用内置在芯片中的光学隔离，例如用于数字信号的光耦合器级。另一种方法将涉及电感耦合(变压器)，但这通常存在于功率组件中，而不是数字或模拟ic中。

使用光耦合的隔离ic类型的一些示例包括:

• 水平换档器
• adc和dac
• 电力监管机构
• 线路驱动/接收器芯片
• 场效应晶体管门的司机
• 感觉放大器
• 一般用途放大器(运算放大器）

在所有这些情况下，确保遵循正确的接地准则，以确保系统中保持隔离。某些组件的数据表可能没有显示上面强调的不同接地信号要求。确保遵循正确的接地连接，以保持元件两侧的电隔离。

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