光电线性耦合电路论文

光电耦合器内部组成一般为光敏接收管和发射管组成，两侧是完全隔离的，通过光信号来控制光敏接收管的导通，输入侧输入电压使发光管发光。接收管输出侧没有电压信号输出，由输入侧的光信号来控制输出侧的光敏接收管的电通电阻。

不是。光电耦合器是发光二极管组合光敏三极管而成的。一般起高低频信号隔离作用

光电耦合器可以说就是光控开关，常用在自动控制和计数电路中，如路灯电路，药片计数电路等等。光电耦合器的常见元件是光电二极管和光电三极管。其原理是：当光线照射到PN结上时，产生自由移动的电子，达到一定量时，PN结导通。

光电耦合器的工作原理是由两部分组成，一部分是将发光二极管串接到信号线路中，当有信号输入，发光二极管导通将电信号转换成光信号发射出去。另外一部分是将光敏二极管串接到控制线路中，发光二极管产生的光信号会触发光敏二极管导通，产生电信号导通控制线路。这样实现了外部输入和内部输入信号的电气隔离。

光电耦合器用得太多，是时候总结一下了。仅以个人应用为出发点。 一、光耦分类 分两类：非线性光耦和线性光耦。 非线性光耦：适合于开关信号的传输（高低电平），不适合于传输模拟量。实际中常用。 线性光耦：以线性特性进行隔离控制。 二、光耦参数 查阅datasheet时的重点关注对象。 1.输入特性参数＜＝＞前端发光二极管参数 (1) （正向工作电压Forward Voltage）:正常工作时，二极管压降。 (2) （正向工作电流Forward Current）:正常工作时，发光二极管电流。 2.输出特性参数＜＝＞后端光敏三极管参数 (1) （集电极电流Collector Current）:三极管集电极电流。 (2) （集电极-发射极电压 C-E Voltage）:集电极-发射极两端电压。 (3) （C-E饱和电压 C-E Saturation Voltage）:二极管工作电流 和集电极电流 为规定值时，并保持 时（  在被测管技术条件中规定）集电极与发射极之间的压降。 3.传输特性＜＝＞输入端与输出端关系（电流） (1)电流传输比 CTR （Current Transfer Radio） 输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比 CTR 。在datasheet中该值有最小值。 三、常用电路设计 以非线性应用，即开关量控制应用为例。 1.常用电路原理图 图中， 电阻的位置可在三极管的C端或者E端。 在E端：如图示，表示 默认低电平，高电平为有效电平； 在C端：  在 后端或下端，表示 默认高电平，低电平为有效电平。 2.设计约束 通过查阅datasheet，确定上述重要参数后，设计输入输出端负载值的大小。 (1)  (2)光敏三极管工作于饱和区。 由上可推导公式：     式(1)                           式(2) 两个式子中，除 外，其他为已知量或通过datasheet查阅到， 一般为， 一般为， CTR 一般为50%~600%， 一般为4mA~20mA。 式(1)可推导出两电阻之间比值关系，式(2)可得电阻数量级范围。 注： 通常会有典型值、测试值和最大值，通常选用测试值和典型值。前端设计时，注意防止误导通。 四、 CTR 的影响因素 一般，datasheet中会指出CTR的最小值及范围等，如果未指出，则需要查阅datasheet中的相关曲线图表。一般有以下影响因素： 1.光耦本身离散性; 2.温度影响：工作温度越高，CTR值越小； 3.原边电流IF影响：前向电流越大，CTR值越小； 的影响：Vce必须大于一定电压（饱和电压刚刚好），Ic才能达到最大，CTR值才会大； 5.寿命影响：工作时间越长，CTR值越小。 五、工作在饱和区理解 以三极管输出特性曲线讲解： 从图中看出，当前端电流 确定下来的时候，后端输出电流 是具有最大值的（平行于横轴）。通俗点来理解：当前端电流固定时，传送给后端电流的能力是有限的，这个能力的学术名称就是CTR（电流传输比），CTR大就表示传输能力强，能驱动得起后端。 假设后端想要更大电流，但是光耦给不起了，在电阻RL一定的情况下，后端只能增大Vce的值，使实际的输出电流Ic维持在其能够提供的最大值。从图中来看就是，给我的 就只有这么大，我自己也只有这么大的能力，你想要更多，对不起我给不起，反正进入线性区之后， 最大就这么大了， 倒是想要多大就能变多大，我就通过改变 来维持住我 的最大值呗！ 总之，你想要大电流，要么增大 ，要么换CTR大的光耦，或者按照设计约束重新设计两端电阻。你这个设计本身就不合理。 六、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，副边三极管饱和导通压降Vce=。输入信号Vi是5V的方波，输出Vcc是。Vout能得到的方波吗？ 我们来算算： If = ()/Ri = 副边的电流限制：Ic’≤ CTR*If = 假设副边要饱和导通，那么需要Ic’= ( – )/1k = ，大于电流通道限制，所以导通时，Ic会被光耦限制到， Vout = Ro* = 所以副边得到的是的方波。 为什么得不到的方波，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。 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能得到的方波吗？ 重新计算：If = (Vi – )/Ri = 17mA；副边电流限制Ic’ ≤ CTR*If = ，远大于副边饱和导通需要的电流()，所以实际Ic = 。 所以，更改Ri后，Vout输出的方波。 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%）。 以上六点即为对光耦简单应用的总结。 参考： 光耦选型最全指南及各种参数说明 - 百度文库