光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號,輸人端與輸出端完全實現了電氣隔離,抗干擾能力強,使用壽命長,傳輸效率高。它廣泛用于電平轉換、信號隔離、級間隔離、開關電路、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在開關電源中,利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路,通過調節(jié)控制端電流來改變占空比,達到精密穩(wěn)壓目的。
光耦合器的技術參數主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極一發(fā)射極反向擊穿電壓V(BR)CEO、集電極一發(fā)射極飽和壓降VCE(sat),此外,在傳輸數字信號時還需考慮上升時間、下降時問、延遲時間和存儲時間等參數。電流傳輸比CTR是光耦合器的重要參數,通常用直流電流傳輸比表示。當輸出電壓保持恒定時,其等于直流輸出電流IC與直流輸入電流,IF的百分比:CTR=IC/IF&TImes;100%。
采用一只光敏三極管的光耦合器,CTR的范圍為20%~300%(如4N35),而PC817為80%~160%,達林頓型光耦合器(如430)可達100%~5000%。這表明欲獲得同樣的輸出電流,后者只需較小的輸入電流。
光電耦合器的選取原則
在設計光耦光電隔離電路時必須正確選擇光耦合器的型號及參數,選取原則如下:
(1)由于光電耦合器為信號單向傳輸器件,而電路中數據的傳輸是雙向的,電路板的尺寸要求一定,結合電路設計的實際要求,就要選擇單芯片集成多路光耦的器件;
(2)光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是不小于500%。因為當CTR<500%時,光耦中的LED就需要較大的工作電流(>5.0mA),才能保證信號在長線傳輸中不發(fā)生錯誤,這會增大光耦的功耗;
(3)光電耦合器的傳輸速度也是選取光耦必須遵循的原則之一,光耦開關速度過慢,無法對輸入電平做出正確反應,會影響電路的正常工作。
(4)推薦采用線性光耦。其特點是CTR值能夠在一定范圍內做線性調整。設計中由于電路輸入輸出均是一種高低電平信號,故此,電路工作在非線性狀態(tài)。而在線性應用中,因為信號不失真的傳輸,所以,應根據動態(tài)工作的要求,設置合適的靜態(tài)工作點,使電路工作在線性狀態(tài)。
通常情況下,單芯片集成多路光耦的器件速度都比較慢,而速度快的器件大多都是單路的,大量的隔離器件需要占用很大布板面積,也使得設計的成本大大增加。