光耦隔离电路的CTR参数设计

2023-6-8 17:40| 发布者: 开心| 查看: 326| 评论: 0

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摘要: 提到隔离电路，我们想到的第一个元器件非光耦莫属了。而光耦最常见的应用就是信号隔离，因为它的输入侧和输出侧没有电气连接，它的输入端是一个光源，通常是一个LED，而次 ...

提到隔离电路，我们想到的第一个元器件非光耦莫属了。而光耦最常见的应用就是信号隔离，因为它的输入侧和输出侧没有电气连接，它的输入端是一个光源，通常是一个LED，而次级端是一个光电晶体管。光电晶体管其实也是晶体管，但没有基极电流这将使分析变得简单直接。我们一般使用光耦隔离电路用作电源反馈，比如AC-DC电路的输出反馈，或者用作隔离的逻辑输出控制。

  对于光耦而言，它最重要的参数就是CTR，中文名字叫电流传输比。如何理解CTR呢？其实可以把它和晶体管中的电流增益系数β相类比：
  CTR=Ic/If
  其中其中 Ic 和 If 分别是输出集电极和控制极正向电流。但是我们不能简单拿这个公式就去对光耦进行选型计算，原因是当光耦电路处于饱和状态时，我们用这个公式计算得到的集电极电流不再准确。在饱和状态时，集电极电流仅受集电极串联的电阻的限制。为了使光耦电路饱和工作，电路实际工作的CTR必须小于器件CTR。所谓电路CTR是集电极与控制极正向电流之比，器件 CTR 是规格书中定义的电流传输比。当光耦工作在线性放大区时，这两者是相等的。

  知道了CTR的原理，所以当我们让光耦工作在饱和区时，我们就需要重点关注CTR，其关系可以表达如下：
  CTR_circuit
  转化出对用的电流参数可以得到新的关系式：
  Ic/If
  根据上式，当集电极电流增加时，电路CTR会增加。事实上，在开关电路设计中，集电极电流大多较高，因为光耦是工作在饱和状态的。如果你所选型号光耦的CTR不够高，那光耦可能无法稳定工作在饱和状态下。所以在设计电路时需要确保电路CTR比器件CTR（线性CTR）小。
  另外需要注意的是光耦的CTR会随着温度升高和以及寿命老化而降低。假设器件在标称环境温度（一般是25℃）下的 CTR 为100%，考虑到温度和老化（寿命降额）的影响，设计时可能要按照60%来计算，这一点我们千万不能忽略掉。

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