光耦合器 (Photocoupler)
光耦合器(Photocoupler),又稱光隔離器(Opto-isolator),是一種利用光線作為媒介來傳輸電訊號的電子元件。它能將兩個電路完全電氣隔離開來,藉此保護敏感元件免受高電壓突波或雜訊的干擾。
工作原理
光耦合器由一個發光元件和一個感光元件組成,兩者封裝在同一個不導電的封殼內。最常見的組合是發光二極體(LED)搭配光電晶體(Phototransistor)。
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當電訊號輸入到發光端的 LED 時,LED 會發出光線。
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光線穿過一個微小的絕緣間隙,照射到接收端的光電晶體上。
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光電晶體感應到光線後,會被啟動並導通電流,從而將訊號傳輸到輸出電路。
由於輸入與輸出電路之間唯一的連結是光線,它們之間沒有任何直接的電氣接觸。這使得光耦合器能有效隔絕高電壓、雜訊或接地迴路,防止它們對敏感的輸出電路造成影響或損壞。
主要優勢與應用
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電氣隔離:這是光耦合器最核心的功能。它能讓低電壓的控制訊號安全地控制高電壓電路,保護控制元件與使用者。在電源供應器、馬達驅動器和工業控制系統中扮演著關鍵角色。
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抗雜訊能力:光耦合器透過切斷電氣連結,防止輸出電路的雜訊影響輸入電路,確保訊號的穩定性。
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高速開關:部分光耦合器專為高速開關應用設計,適合用於數位通訊與資料傳輸。
光耦合器的應用範圍非常廣泛,包括:
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電源供應器:用於電壓穩定的回授迴路,同時維持輸入與輸出的隔離。
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馬達驅動:隔離低電壓的微控制器與高功率的馬達驅動電路。
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工業自動化:將控制器與工廠中充滿雜訊和高電壓的機械設備隔離開來。
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醫療設備:確保醫療儀器中的高電壓不會對病患造成危險。