光電耦合器在數(shù)字開關(guān)電源中的應(yīng)用

1、光電耦合器在數(shù)字開關(guān)電源中的應(yīng)用         隨著開關(guān)電源技術(shù)和綠色電源的飛速發(fā)展，APFC技術(shù)成為當(dāng)前研究的熱點，電子式開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)成熟，而且有相當(dāng)多的控制方式。目前人們正在進行數(shù)字式開關(guān)電源的研究與開發(fā)，已經(jīng)有數(shù)字式帶功率因數(shù)校正的開關(guān)電源產(chǎn)品上市。對于數(shù)字式開關(guān)電源，隔離技術(shù)和抗干擾技術(shù)是至關(guān)重要的，隨著電子元器件的迅速發(fā)展，光電耦合器的線性度越來越高，光電耦合器是目前在單片機和開關(guān)電源中用得最多隔離抗干擾器件。光耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是

2、以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實現(xiàn)了“電光電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長、無觸點，抗干擾能力強，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號等優(yōu)點，在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。通常的光電耦合器由于它的非線性，因此在模擬電路中的應(yīng)用只限于對較高頻率的小信號的隔離傳送。普通光耦合器只能傳輸數(shù)字（開關(guān)）信號，不適合傳輸模擬信號。近年來問世的線性光耦合器能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或模擬電流信號，使其應(yīng)

3、用領(lǐng)域大為拓寬。      光電耦合器（簡稱光耦）是開關(guān)電源電路中常用的器件。光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。 常用的4N系列光耦屬于非線性光耦 常用的線性光耦是PC817AC系列。 非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于弄開關(guān)信號的傳輸，不適合于傳輸模擬量。       線性光耦的電流傳輸手特性曲線接進直線，并且小信號時性能較好，能以線性特性進行隔離控制。        開關(guān)電源中常用的光耦是線

4、性光耦。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴(yán)重時出現(xiàn)寄生振蕩，使數(shù)千赫的振蕩頻率被數(shù)十到數(shù)百赫的低頻振蕩依次為號調(diào)制。由此產(chǎn)生的后果是對彩電，彩顯，VCD，DCD等等，將在圖像畫面上產(chǎn)生干擾。同時電源帶負(fù)載能力下降。        在彩電，顯示器等開關(guān)電源維修中如果光耦損壞，一定要用線性光耦代換。 常用的4腳線性光耦有PC817A-C。PC111 TLP521等常用的六腳線性光耦有：TLP632 TLP532 PC614 PC714 PS2031等。 常用的4N25 4N26 4N35 4N36是不適合用于開關(guān)電源中的，因為這

5、4種光耦均屬于非線性光耦光耦合器的性能特點      光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號隔離、級間隔離、開關(guān)電路、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機接口中。由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小，因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小，它所能提供的電流并不大，不易使半導(dǎo)體二極管發(fā)光；由于光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響；光電耦合器的隔離電阻很大（約1012）、隔離電容很?。s幾個pF）

6、所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。線性方式工作的光電耦合器是在光電耦合器的輸入端加控制電壓，在輸出端會成比例地產(chǎn)生一個用于進一步控制下一級的電路的電壓。線性光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管接通而發(fā)光，光敏三級管導(dǎo)通，光電耦合器是電流驅(qū)動型，需要足夠大的電流才能使發(fā)光二極管導(dǎo)通，如果輸入信號太小，發(fā)光二極管不會導(dǎo)通，其輸出信號將失真。在開關(guān)電源，尤其是數(shù)字開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。       光耦合器的技術(shù)參數(shù)主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正

7、向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極-發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)。此外，在傳輸數(shù)字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數(shù)。      電流傳輸比是光耦合器的重要參數(shù)，通常用直流電流傳輸比來表示。當(dāng)輸出電壓保持恒定時，它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。采用一只光敏三極管的光耦合器，CTR的范圍大多為20%300%（如4N35），而PC817則為80%160%，達林頓型光耦合器（如4N30）可達100%5000%。這表明欲獲得同樣的輸出

8、電流，后者只需較小的輸入電流。因此，CTR參數(shù)與晶體管的hFE有某種相似之處。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲線      普通光耦合器的CTR-IF特性曲線呈非線性，在IF較小時的非線性失真尤為嚴(yán)重，因此它不適合傳輸模擬信號。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號時，其交流電流傳輸比(CTRIC/IF)很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號，能使輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。這是其重要特性。      

9、0;   使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設(shè)計電路時，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國內(nèi)和國際的有關(guān)隔離擊穿電壓的標(biāo)準(zhǔn)；由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器，目前在國內(nèi)應(yīng)用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現(xiàn)開關(guān)特性，其線性度差，適宜傳輸數(shù)字信號(高、低電平)，可以用于單片機的輸出隔離；所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數(shù)。     在開關(guān)電源的隔離中，以及設(shè)計光耦反饋式開關(guān)電源時必須正確選擇線性光

10、耦合器的型號及參數(shù)， 除了必須遵循普通光耦的選取原則外，還必須遵循下列原則：1、光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%200%。這是因為當(dāng)CTR50%時，光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF5.0mA)，才能正?？刂茊纹_關(guān)電源IC的占空比，這會增大光耦的功耗。若CTR200%，在啟動電路或者當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時，有可能將單片開關(guān)電源誤觸發(fā)，影響正常輸出。2、若用放大器電路去驅(qū)動光電耦合器，必須精心設(shè)計，保證它能夠補償耦合器的溫度不穩(wěn)定性和漂移。3、推薦采用線性光耦合器，其特點是CTR值能夠在一定范圍內(nèi)做線性調(diào)整。上述使用的光電耦合器時工作在線性方式下，在光電耦合器的輸入端加控制電壓

11、，在輸出端會成比例地產(chǎn)生一個用于進一步控制下一級電路的電壓，是單片機進行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，對電源輸出起到穩(wěn)壓的作用。        為了徹底阻斷干擾信號進入系統(tǒng)，不僅信號通路要隔離，而且輸入或輸出電路與系統(tǒng)的電源也要隔離，即這些電路分別使用相互獨立的隔離電源。對于共模干擾，采用隔離技術(shù)，即利用變壓器或線性光電耦合器，將輸入地與輸出地斷開，使干擾沒有回路而被抑制。在開關(guān)電源中，光電耦合器是一個是非重要的外圍器件，設(shè)計者可以充分的利用它的輸入輸出隔離作用對單片機進行抗干擾設(shè)計，并對變換器進行閉環(huán)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。 什么是光耦？&#

12、160;      光耦全稱是光耦合器，英文名字是：optical coupler，英文縮寫為OC，亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦的結(jié)構(gòu)是什么樣的？       光耦隔離就是采用光耦合器進行隔離，光耦合器的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于把發(fā)光二極管和光敏(三極)管封裝在一起。為什么要使用光耦？發(fā)光二極管把輸入的電信號轉(zhuǎn)換為光信號傳給光敏管轉(zhuǎn)換為電信號輸出，由于沒有直接的電氣連接，這樣既耦合傳輸了信號，又有隔離干擾的作用。光耦愛壞嗎？只要光耦合器質(zhì)量好，電路參數(shù)設(shè)計合理，一般故障少見。如果系統(tǒng)中出現(xiàn)異常，使

13、輸入、輸出兩側(cè)的電位差超過光耦合器所能承受的電壓，就會使之被擊穿損壞。光耦的參數(shù)都有哪些？是什么含義？1、CTR：電流傳輸比2、Isolation Voltage：隔離電壓3、Collector-Emitter Voltage：集電極發(fā)射極電壓CTR：發(fā)光管的電流和光敏三極管的電流比的最小值隔離電壓：發(fā)光管和光敏三極管的隔離電壓的最小值集電極發(fā)射極電壓：集電極發(fā)射極之間的耐壓值的最小值光耦什么時候?qū)?？什么時候截至？常見之高速光藕型號常見之高速光藕型號zt經(jīng)查大量資料后，總結(jié)出目前市場上常見之高速光藕型號供大家選擇： 100K bit/S: 6N138、6N139、PS8703 1M bit/

14、S: 6N135、6N136、CNW135、CNW136、PS8601、PS8602、PS8701、PS9613、PS9713、CNW4502、HCPL-2503、HCPL-4502、HCPL-2530（雙路）、HCPL-2531（雙路） 10M bit/S: 6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611、HCPL-2630（雙路）、HCPL2631（雙路） 另外，臺灣COSMO公司的KP7010在RL選值為300歐左右時，我根據(jù)其數(shù)據(jù)手冊所載數(shù)值計算，速率可達100Kbit/S，且為6腳封裝，比同級的6N138、6N139小巧，價

15、格也較低。CTR的定義光耦合器的增益被稱為晶體管輸出器件的電流傳輸比 (CTR)，其定義是光電晶體管集電極電流與LED正向電流的比率(ICE/IF)。光電晶體管集電極電流與VCE有關(guān)，即集電極和發(fā)射極之間的電壓?？煽毓栊凸怦钸€有一種光耦是可控硅型光耦。例如：moc3063、IL420；它們的主要指標(biāo)是負(fù)載能力；例如：moc3063的負(fù)載能力是100mA；IL420是300mA；光耦的部分型號產(chǎn)品名稱 型號規(guī)格 性能說明 光電耦合 4N25 晶體管輸出 4N25MC 晶體管輸出 4N26 晶體管輸出 4N27 晶體管輸出 4N28 晶體管輸出 4N29 達林頓輸出 4N30 達林頓輸出 4N31 達林頓輸出 4N32 達林頓輸出 4N33 達林頓輸出 4N33MC 達林頓輸出 4N35 達林頓輸出 4N36 晶體管輸出 4N37 晶體管輸出 4N38 晶體管輸出 4N39 可控硅輸出 6N135 高速光耦晶體管輸出 6N136 高速光耦晶體管輸出 6N137 高速光耦晶體管輸出 6N138 達林頓輸出 6N139 達林頓輸出 MOC3020 可控硅驅(qū)動輸出 MOC3021 可控