光耦继电器在单片机控制系统中的应用！-先进光半导体

    隔离IO端口的实现

    在设计硬件系统时，经常会遇到这样的问题。两个控制系统之间有远距离的控制线或通讯线连接。面对一些外部干扰，如射频干扰或快速电突发干扰，这样的系统很容易造成两个系统之间的控制故障或通信错误。面对这样的情况，隔离电路是一个很好的解决方案，它可以用很低的成本来解决通信干扰的问题。即使在同一电路板之间，电源部分对控制单元的干扰也可以采用隔离电路来增强其稳定性。

    隔离电路的用途

    隔离电路的主要目的是通过光电转换器或电磁磁电转换器切断两个系统之间的电气连接。所谓电气系统的切断，不仅是指控制信号的隔离，更是指两部分“接地”信号的完全隔离。这样，两个电路之间没有直接的电气关系，所以两个系统之间的射频辐射或传导辐射不能相互干扰，从而达到抗干扰的目的。

    在光电隔离器件中，一般选用光耦隔离器件。光耦的输入端是工作在电流模式下的低电阻元件，具有很强的共模抑制能力。因此，作为长期信息传输的终端隔离元件，可以大大提高信噪比。作为计算机数字通信和实时控制中的一种信号隔离接口器件，可以大大提高计算机工作的可靠性。

    隔离电路的实现

    一般来说，最常用和最便宜的光耦器件，光耦又称光电隔离器或光电耦合器（OC）。它是一种利用光作为中间媒介来传输电信号的装置。它通常将发光二极管（红外发光二极管、led）和光敏器件（光敏半导体管、光敏电阻器）封装在同一个外壳中。当输入端加载电信号时，发光侧的发光二极管发光，通过内部的导光介质将光传输到光接收器。光接收器接收到发射器的光信号后，产生光电流并从输出端流出，从而实现“电-光-电”控制。光耦具有体积小、寿命长、无接触、抗干扰能力强、输出与输入绝缘、信号单向传输等优点。它在数字电路中得到了广泛的应用。

    在日常使用中，最常用、最便宜的光耦是“xx817”光耦。许多制造商都有生产兼容产品的光耦。最著名的两款是夏普的PC817和亿光的EL817。每个817系列光耦又分为ABCD四个等级。当然，现在光耦产品也越来越成熟，而且有四个以上的档次。

    这四个级别反映了日常使用中光耦的CTR值。光耦的电流传输比（CTR）是led与光电晶体管的电流比的最小值。电流转移率的合理范围为50%～200%。当CTR小于50%时，光耦中的LED需要连接大电流才能工作。这样，控制系统的耗电量就会增加，导致供暖量大。如果CTR>200%，光耦会变得非常敏感，电路启动或负载突变引起的功率波动可能会导致光耦误触发。因此，在选择光耦时必须注意这个参数。

    从817光耦的if-VCE曲线可以看出，它与三极管具有相似的电流-电压曲线。同样，如果只使用光耦进行数字信号隔离，只需要使光耦工作在非线性区域。

    以下电路通常用于光耦隔离。当mcu引脚输出低电平时，U1的LED亮起，LED亮起，输出光电晶体管亮起。此时，Q1接通，继电器接通。当mcu引脚处于高电平时，U1的LED不亮，LED不亮，输出测量的光电三极管亮。此时，Q1被切断，继电器断开。

    先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统．智能电表．自动检测设备．电信设备．测量仪器．医疗设备．通信设备．PC端．安防监控．O/A设备．PLC控制器．I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。