光耦继电器在工业通信端口的电磁干扰/射频干扰抑制上的应用

光耦合器继电器最常用于提供安全隔离，以符合国内和国际监管要求。 凭借这种能力，它们可以非常有效地将致命的高压电位与用户可访问的设备（如电源）中的低压电路隔离开来。 此外，它们已被证明是一种节省 PCB 空间的经济高效的解决方案。 然而，除了安全隔离之外，光耦合器还提供了另一个经常被忽视的好处：隔离电噪声。 这些器件可用于降低板级和系统级噪声影响。

光耦合器通过允许信号跨越边界而将噪声电路与更敏感的电路分开，而无需敏感电路和干扰电路的噪声接地层共享接地参考。 在需要具有不同噪声和灵敏度的子电路的系统中，能够轻松有效地分离 PCB 的各个部分可以大大降低设计风险。 大多数设计工程师如果有足够的时间，可以通过优化电路板布局、PCB 划分、有效滤波、元件规格和时钟频率选择来实现非光隔离。 然而，光耦合器极大地简化了这个过程，这使得使用正确的耦合器从干净的电路中隔离噪声成为一个问题。 此外，还减少了设计风险和设计周期时间。

光耦合器的隔离效果是功能性和可调的。 功能方面是显而易见的。 如果有足够多的不必要的噪声耦合，电路或电气系统将无法工作，或间歇性工作。 噪声干扰的另一个方面是调节。 国内外政府机构要求，电气系统除正常的功能性能外，不得干扰广播频率和其他电气设备。 此外，它们还要求电气系统不受外部电场和磁场的影响。 在本文中，我们将重点讨论这种电磁干扰 (EMI) 或 RFI（射频干扰）。

许多系统，无论是内部的还是内部的，都需要使用外部通信端口来利用电缆。 所有这些电缆都构成潜在的天线，这可能以两种主要方式对电子系统产生不利影响。 它们可以将来自外部环境的噪声耦合到目标系统中，或者通过反射器的影响，射频耦合回路可以作为射频能量的辐射体进入外部环境。 在第一种情况下，无意的 RF 耦合会对目标设备的性能产生不利影响。 在第二种情况下，辐射射频可能会超过监管标准允许的辐射噪声量，或者会干扰外部设备的运行。

光耦合器可用于隔离I/OCOM端口，从低速RS-485、RS-232、I2C、can总线和4-20mA电流回路应用到更高Mbit通信端口，如Profibus和其他要求高抗扰度的高速通信。这一要求并不局限于工业应用的恶劣环境。光耦合器越来越多地用于汽车应用，以及不太严重的商业和消费应用。随着光耦合器数据速率的增加，提供理想EMI和RFI缓解方案的通信应用的数量也在增加。

最后，应注意的是，与使用高频载波信号通过隔离栅传输信号的竞争性隔离技术不同，“光学”隔离器本身不会产生电磁辐射。无论我们讨论的是磁隔离还是电容隔离，这两种隔离策略都需要在隔离器内部产生高频电信号。这些高频信号可以形成EMI/RFI发射机。检测高频载波信号的内部电路也可能对外部电磁噪声源“敏感”。在工业应用中，这是需要记住的重要一点。在工业应用中，可能会出现高强度的磁场和电场。