反馈系统中如何分析光耦合器

    光耦通常的应用之一是提供两个接地基准之间的隔离。这就是为什么它经常出现在电源反馈电路中。本文讨论了如何对反馈系统中的光耦进行分析。如何分析反馈系统中的光耦并不像你们想象的那么困难。然而，在这篇文章中，我将分享分析这个电路的简单方法。如果您需要在继续阅读本文之前开始基础知识，请阅读以下内容。

    模拟反馈系统的一般电路结构如图1所示。为了更好地理解如何分析反馈系统中的光耦，我们将逐一定义电路参数。假设这个网络是为开关电源的DC-DC部分而设计的，但应用并不局限于此。红色包围的电路是光耦电路。此电路用于隔离目的，因为在光耦的二极管侧和晶体管侧之间没有物理连接。VCO是压控振荡器的简称。它将电压转换成频率。在图1中，监控晶体管的集电极电压，然后VCO输出频率与输入电压相对应。我们的主要探讨的是光耦电路。我们将讨论这个电路如何正确工作的注意事项。一旦D1的电压降和光电降本身的总和被克服，电流将在光耦的输入侧流动。顺便说一下，对于光耦合器来说，输入端是二极管侧，而输出端是晶体管侧。

    图1中的光耦电路应在线性、饱和和截止状态下工作，以满足系统的要求。在非常高的输出电压（Vout网络中看到的电压）期间，R2上的电压将高于参考电压（VREF）。结果，U2的输出将饱和到其最低电平，然后电流将从Vdd向下流至R4，再流至光电管，再流至D1和U2。在这种情况下，正向电流必须足够高，以驱动光饱和。一旦光饱和，在VCO中看到的电压将理想地为零，或者仅仅是光电晶体管的饱和电压。因此，VCO将输出一个最小的占空比或理想情况下关闭脉冲，以防止Vout进一步增加电平。

    另一方面，当Vout的电平低于参考值时，比如一个非常深的欠冲，U2的输出将饱和到它的最大电平，这是由它的供给和它的净空决定的。结果，二极管D1将反向偏压，不再有电流流过，光电管将进入截止区，从而为VCOIN提供最大电压（等于Vcc），VCO将提供最大占空比，以使系统恢复。二极管D1可能不再使用，因为在实际设计中，Vss和Vdd的电平是相等的。然而，当所选opamp的净空高于光耦的正向电压时，仍有电流在高下冲时流动，可能无法达到最大占空比，系统恢复时间较长。我们想要的是，在深度欠冲期间，VCO将输出最大负载以加快系统恢复，而确保这一点的一种方法是添加一个类似D1的二极管，这样就可以消除方程中的净空效应。

    到目前为止，我们讨论的是电路极限（饱和和截止）。在正常情况下，由于纹波的原因，Vout的电平只有很小的变化，光电管将以线性或有源方式工作。这意味着U2的输出高于电路接地或最低电平，但小于电路电源（Vdd）。在这种情况下，光电流转移比（CTR）将占主导地位。CTR将把正向电流和集电极电流连接起来，为VCOIN产生相应的电压。要了解更多关于光耦CTR，请阅读本文。

    考虑到系统在规定范围内且已加载，我有一个问题要问，U2的输出是什么？我听到的答案是零，因为在调节时，反相输入和非反相输入的电平相等，并且调节时的控制器操作显然是比较器。另一个也回答为零，因为类型2控件用作误差放大器，并且由于输入相同，因此误差为零。

    我的答案不为零。如果U2的输出为零，则意味着光耦将达到饱和，并且VCO将关闭脉冲。即使您的负载已经很高，这也将导致突发模式操作。在重负载下，补偿网络将不会进入直流运行状态。直流操作将使电容器C1和C2断开，而U2将作为普通的比较器电路工作，并使电路突发。根据实际设计，当系统加载时，U2的反相输入电平始终比参考电压低一点（只是一个很小的值），因为负载会产生电压降。是的，补偿网络应纠正差额，但是没有完善的系统。我们将在一个单独的主题中讨论有关类型2控制的更多信息，因为此讨论的主要议程是光耦合器电路。