继电器光耦参数的理解！-先进光半导体

　　1引言

　　光耦作为一个隔离器件已经得到广泛应用，无处不在。一般大家在初次接触到光耦时往往感到无从下手，不知设计对与错，随着遇到越来越多的问题，才会慢慢有所体会。

　　本文就三个方面对光耦做讨论：光耦工作原理；光耦的CTR概念；光耦的延时。本讨论也有认识上的局限性，但希望能帮助到初次使用光耦的同事。

　　1理解光耦

　　光耦是隔离传输器件，原边给定信号，副边回路就会输出经过隔离的信号。对于光耦的隔离容易理解，此处不做讨论。

　　以一个简单的图说明光耦的工作：原边输入信号Vin，施加到原边的发光二极管和Ri上产生光耦的输入电流If，If驱动发光二极管，使得副边的光敏三极管导通，回路VCC、RL产生Ic,Ic经过RL产生Vout，达到传递信号的目的。原边副边直接的驱动关联是CTR（电流传输比），要满足Ic≤If*CTR。光耦一般会有两个用途：线性光耦和逻辑光耦，如果理解？

　　工作在开关状态的光耦副边三极管饱和导通，管压降<0.4V，Vout约等于Vcc（Vcc-0.4V左右），Vout大小只受Vcc大小影响。此时Ic<If*CTR，此工作状态用于传递逻辑开关信号。工作在线性状态的光耦，Ic=If*CTR，副边三极管压降的大小等于Vcc-Ic*RL，Vout=Ic*RL

　　=(Vin-1.6V)/Ri*CTR*RL，Vout大小直接与Vin成比例，一般用于反馈环路里面(1.6V是粗略估计，实际要按器件资料，后续1.6V同)。2光耦CTR概要：1)对于工作在线性状态的光耦要根据实际情况分析；2)对于工作在开关状态的光耦要保证光耦导通时CTR有一定余量；3)CTR受多个因素影响。

　　2.1光耦能否可靠导通实际计算

　　举例分析，例如图.1中的光耦电路，假设Ri=1k,Ro=1k,光耦CTR=50%，光耦导通时假设二极管压降为1.6V，副边三极管饱和导通压降Vce=0.4V。输入信号Vi是5V的方波，输出Vcc是3.3V。Vout能得到3.3V的方波吗？

　　我们来算算：If=(Vi-1.6V)/Ri=3.4mA

　　副边的电流限制：Ic’≤CTR*If=1.7mA

　　假设副边要饱和导通，那么需要Ic’=(3.3V–0.4V)/1k=2.9mA，大于电流通道限制，所以导通时，Ic会被光耦限制到1.7mA，Vout=Ro*1.7mA=1.7V所以副边得到的是1.7V的方波。为什么得不到3.3V的方波，可以理解为图.1光耦电路的电流驱动能力小，只能驱动1.7mA的电流，所以光耦会增大副边三极管的导通压降来限制副边的电流到1.7mA。

　　解决措施：增大If；增大CTR；减小Ic。对应措施为：减小Ri阻值；更换大CTR光耦,增大Ro阻值。

　　将上述参数稍加优化，假设增大Ri到200欧姆，其他一切条件都不变，Vout能得到3.3V的方波吗？重新计算：If=(Vi–1.6V)/Ri=17mA；副边电流限制Ic’≤CTR*If=8.5mA，远大于副边饱和导通需要的电流(2.9mA)，所以实际Ic=2.9mA。所以，更改Ri后，Vout输出3.3V的方波。开关状态的光耦，实际计算时，一般将电路能正常工作需要的最大Ic与原边能提供的最小If之间Ic/If的比值与光耦的CTR参数做比较，如果Ic/If≤CTR，说明光耦能可靠导通。一般会预留一点余量（建议小于CTR的90%）。

　　2.2CTR受那些因素影响

　　上一节说到设计时要保证一定CTR余量。就是因为CTR的大小受众多因素影响，这些因素之中既有导致CTR只离散的因素（不同光耦），又有与CTR有一致性的参数（壳温/If）。

　　1)光耦本身：以8701为例，CTR在Ta=25℃/If=16mA时，范围是(15%~35%)说明8701这个型号的光耦，不论何时/何地，任何批次里的一个样品，只要在Ta=25℃/If=16mA这个条件下，CTR是一个确定的值，都能确定在15%~35%以内。

　　计算导通时，要以下限进行计算，并且保证有余量。计算关断时要以上限。

　　先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统．智能电表．自动检测设备．电信设备．测量仪器．医疗设备．通信设备．PC端．安防监控．O/A设备．PLC控制器．I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。

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