光電耦合器在數(shù)字開關(guān)電源中的應(yīng)用

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(dá)林頓型光耦合器（如4N30）可達(dá)100%～5000%。這表明欲獲得同樣的輸出電流，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，分別如圖1中的虛線和實線所示。

圖1 兩種光耦合器的CTR-IF特性曲線

由圖1可見，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(ΔCTR＝ΔIC/ΔIF)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。

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(jī)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)。

線性光耦合器的產(chǎn)品及選取原則

線性光耦合器的典型產(chǎn)品及主要參數(shù)見表1，這些光耦均以光敏三極管作為接收管。

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)CTR＜50%時，光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF＞5.0mA)，才能正?？刂茊纹?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/開關(guān)電源">開關(guān)電源IC的占空比，這會增大光耦的功耗。若CTR＞200%，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(bǔ)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(diǎn)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，在輸出端會成比例地產(chǎn)生一個用于進(jìn)一步控制下一級電路的電壓，是單片機(jī)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，對電源輸出起到穩(wěn)壓的作用。

開關(guān)電源中光電耦合器電路的設(shè)計

圖2 光電耦合器在數(shù)字式開關(guān)電源中的應(yīng)用