什么是光耦
光電耦合器是一種以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉換器件。它由發光源和受光器兩部分組成。把發光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內,彼此間用透明絕緣體隔離。發光源的引腳為輸入端,受光器的引腳為輸出端,常見的發光源為發光二極管,受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。
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。
線性光耦的分類
線性光耦器件又分為兩種:無反饋型和反饋型;
1.無反饋型線性光耦器件實際上是在器件的材料和生產工藝上采取一定措施(使得光耦器件的輸入輸出特性的非線性得到改善。但是,由于發光二極管和光電三極管的固有特性,改善十分有限。這種光耦器件主要用于對線性區的范圍要求不大的情況,例如開關電源的電壓隔離反饋電路中經常使用的PC816A和NEC2501H等線性光耦。由于開關電源在正常工作時的電壓調整率不大,通過對反饋電路參數的適當選擇,就可以使光耦器件工作在線性區。但由于這種光耦器件只是在有限的范圍內線性度較高,所以不適合使用在對測試精度以及范圍要求較高的場合。
2.另一種線性光耦是反饋型器件。其作用原理是將普通光耦的單發單收模式稍加改變,增加一個用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣雖然兩個光接受電路都是非線性的,但兩個光接受電路的非線性特性都是一樣的,這樣,就可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性,從而達到實現線性隔離的目的。與前面介紹過的普通光耦器件線性化使用的原理類似,只不過它在生產工藝上采取了一定措施,使同一片器件中的2個光耦的特性更加趨于一致。這種器件例如德州儀器公司曾經出品現已停產的TIL300A,CLARE公司生產的LOC系列線性光耦,惠普公司生產的HCNR200/201線性光耦等。
線性光耦合器的產品分類 線性光耦合器的典型產品及主要參數見表1,這些光耦均以光敏三極管作為接收管。
線性光耦合器的選取原則 在設計光耦反饋式開關電源時必須正確選擇線性光耦合器的型號及參數,選取原則如下:
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CTR 50%時,光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF 5.0mA),才能正常控制單片開關電源IC的占空比,這會增大光耦的功耗。若CTR 200%,在啟動電路或者當負載發生突變時,有可能將單片開關電源誤觸發,影響正常輸出。
②推薦采用線性光耦合器,其特點是CTR值能夠在一定范圍內做線性調整。
③美國FAIRCHILD和VISHAY生產的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器,目前在國內應用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現開關特性,其線性度差,適宜傳輸數字信號(高、低電平),因此不推薦用在開關電源中。