(optical coupler,英文缩写为OC)亦称光电阻隔器或光电耦合器,简称光耦。它是以光为前言来传输电信号的器材,一般把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器宣布光线,受光器承受光线之后就产生光电流,从输出端流出,以此来完成了“电光电”转化。一般
光耦合器有双列直插式、管式、光导纤维式等多种封装方式,其品种达数十种。光耦合器的分类及内部电路如图1所示。图中是8种典型产品的类型:(a)通用型(无基极引线);(b)通用型(有基极引线);(c)达林顿型;(d)高速型;(e)光集成电路;(f)光纤型;(g)光敏晶闸管型;(h)光敏场效应管型。
光耦合器的首要长处是单向传输信号,输入端与输出端彻底完成了电气阻隔,抗干扰能力强,惯例运用的寿命长,传输功率高。它大规模的运用在电平转化、信号阻隔、级间阻隔 、开关电路、远距离信号传输、脉冲扩大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通讯设备及微机接口中。在单片开关电源中,使用线性光耦合器可构成光耦反应电路,经过调理操控端电流来改动占空比,到达精细稳压意图。
光耦合器的技能参数首要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V(BR)CEO、集电极-发射极饱满压降VCE(sat)。此外,在传输数字信号时还需考虑上升时刻、下降时刻、延迟时刻和存储时刻等参数。
电流传输比是光耦合器的重要参数,一般用直流电流传输比来表明。当输出电压坚持恒守时,它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。其公式为:
选用一只光敏三极管的光耦合器,CTR的规模大多为20%~300%(如4N35),而PC817则为80%~160%,达林顿型光耦合器(如4N30)可达100%~5000%。这表明欲取得相同的输出电流,后者只需较小的输入电流。因而,CTR参数与晶体管的hFE有某种相似之处。线性光耦合器与一般光耦合器典型的CTR-IF特性曲线中的虚线和实线可见,一般光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性,在IF较小时的非线性失真尤为严峻,因而它不合适传输模仿信号。线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有非常杰出的线性度,特别是在传输小信号时,其沟通电流传输比(CTR=IC/IF)很接近于直流电流传输比CTR值。因而,它合适传输模仿电压或电流信号,能使输出与输入之间呈线性关系。这是其重要特性。
2.1 线性光耦合器的产品分类 线性光耦合器的典型产品及首要参数见表1,这些光耦均以光敏三极管作为接收管。
①光耦合器的电流传输比(CTR)的答应规模是50%~200%。这是由于当CTR<50%时,光耦中的LED就需要较大的作业电流(IF>5.0mA),才干正常操控单片开关电源IC的占空比,这会增大光耦的功耗。若CTR>200%,在发动电路或许当负载产生骤变时,有可能将单片开关电源误触发,影响正常输出。
②引荐选用线性光耦合器,其特点是CTR值可以在一些规模内做线性调整。 ③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司出产的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器,现在在国内运用地非常遍及。鉴于此类光耦合器出现开关特性,其线性度差,适合传输数字信号(高、低电平),因而不引荐用在开关电源中。
多路输出式电源变换器电路如图3所示。其输入电压为36V到90V的准方波电压,三路输出分别为:UO1=+5V(2A),UO2=+15V(0.17A),UO3=-15V(0.17A)。现将UO1定为主输出,其电压调整率SV=0.4%;UO2和UO3为辅输出,总电源功率可达75%~80%。电路中选用一片TOP104Y型三端单片开关电源集成电路。主输出绕组电压经过VD2、C2、L1和C3整流滤波后,得到+5V电压。VD2选用MBR735型35V/7.5A肖特基二极管。两个辅输出绕组及输出电路彻底呈对称结构。由于15V输出电流较小,故整流管VD4和VD5均选用UF4002型100V/1A的超快康复二极管。由线和可调式精细并联稳压器TL431C构成光耦反应式精细开关电源,可以对+5V电压进行精细调整。反应绕组电压经过VD3、C4整流滤波后,得到12V反应电压。由P6KE120型瞬态电压抑制器和UF4002型超快康复二极管构成的漏极钳位维护电路,能吸收由高频变压器漏感构成的尖峰电压,维护芯片内部的功率场效应管MOSFET不受损坏。
外部差错扩大器由TL431C组成。当+5V输出电压升高时,经R3、R4分压后得到的取样电压,就与TL431C中的2.5V带隙基准电压作比较,使其阴极电位下降,LED的作业电流IF增大,再经过线)使操控端电流IC增大,TOP104Y的输出占空比减小,使UO1保持不变,到达稳压意图。+5V稳压值UO1则由TL431C、光耦中的LED正向压降来设定。R1是LED的限流电阻。差错扩大器的频率响应由C5、R2和C6来决议。C5的效果有三个:滤除操控端上的尖峰电压;决议主动重发动频率;与R2一同对操控回路进行补偿。
1 沙占友等.单片开关电源技能讲座之一~五.电源技能运用,2000.8~12