由于工業應用環境中存在著許多不小的瞬變脈沖，這些瞬變脈沖會影響到數據的傳輸，甚至傷害互連的設備，為了能夠在高速現場總線通信得到無錯誤的數據傳輸，工業系統設計工程師必須要對這些干擾進行處理，通常會使用具有絕緣隔離功能的光電耦合器來維持數據的完整性并保護互連設備。

什么是光電隔離器？
光電隔離器（Optoelectronic Isolator，簡稱OC）也稱光電耦合器、光耦合器，簡稱光耦。光耦合技術是在透明絕緣隔離層（例如空氣間隙）上的光傳輸，完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出隔離的作用。是應用最為廣泛的隔離方式。
光耦合器一般由三部分組成：光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極管（LED），使之發出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。

由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。

光電隔離器的特點：
光耦合器的主要優點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是20世紀70年代發展起來的新型器件，現已廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離、脈沖放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態繼電器（SSR）、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調節控制端電流來改變占空比，達到精密穩壓目的。光電隔離電路圖設計如圖1所示。

圖1（光電隔離電路圖）

最為常用的光電隔離電路如圖2所示，應用最為普遍的光電耦合器如東芝TLP521等都可以使用此電路，電路的輸入端使用一個限流電阻，輸出端使用一個分壓電阻，當左側輸入端輸出高電平點亮LED，右側接收到光信號后電阻變小，輸出端輸出低電平，否則輸出高電平，如果要使輸入輸出端電平狀態一致，可以將左側改為灌電流輸入的方式或者將右側分壓電阻接地連接。此電路還可以用于電平的轉換，LED發射端通過限流電阻的配合可以承受比較寬的電壓范圍，因此可以實現不同的工作電壓電平轉換，這種形式經常應用于一些開關量控制或讀取的電路中。

圖2（常見的光耦隔離電路結構）

由于很多功率驅動電路經常需要進行電氣隔離，因此將驅動電路與光電耦合器結合就成為具備功率驅動功能的光耦，如東芝公司的TLP250，其內部結構所圖3如示。光耦采用8腳DIP封裝，有一個光耦和一個推挽輸出電路組成，最大可以輸出1.5A電路，可以直接驅動IGBT、MOSFET等功率器件，極大方便了電路的設計，類似的產品還有安捷倫公司的HCPL-3120具備最大2.5A的輸出電流。

圖3（TLP250的內部結構）

普通的光電耦合器由于完成光電轉換需要一定的時間，只適合在通信速率要求不高的情況下使用，如上文介紹的TLP521，在串口應用中9600以下的波特率還能夠正常工作，再高的波特率就無法使用，因此在需要對高速信號進行隔離的場合需要使用針對高速隔離設計的高速光耦，6N137光耦合器是最常見的用于單通道隔離的高速光耦合器，其內部由一個850 nm波長AlGaAs LED和一個集成檢測器組成，其檢測器由一個光敏二極管、高增益線性運放及一個肖特基鉗位的集電極開路的三極管組成。具有溫度、電流和電壓補償功能，高的輸入輸出隔離，LSTTL/TTL兼容，高速（典型為10MBd），5mA的極小輸入電流，轉換速率高達10Mbps非常適合用于各種高速通信接口等高速數字信號的隔離。與6N137類似的還有HCPL-2601/2611，雙通道的HCPL-2630/2631等。其封裝及內部結構如圖4所示。

圖4（光耦封裝及內部結構圖）

總結：由于光電隔離具有成本低、使用靈活等優勢，在嵌入式系統的設計中有廣泛的應用，很多情況下仍然是隔離方式的首選。