光耦隔离电路的CTR参数设计目录1 .光耦最重要的参数CTR1.开关电源常用的反应电路与光耦CTR值对开关电源的影响31.1. 常用的四种基本反应类型32. 1. 1.基本反应电路42. 1.2.改进型基本反应电路42. 1.3.配稳压管的光耦反应电路42. 1.4.配TL431的精密光耦反应电路52. 2.开关电源相关重要参数53. 3.光耦选取原那么7光耦隔离电路的CTR参数设计71.光耦最重要的参数CTR光电耦合器简称光耦，它相当于带隔离功能的三极管，其原理也可以参考 三极管特性主要用来实现输入和输出的隔离和电平转换等首先来认识一下光耦，如以下图GND原边输入信号VIN,加到原边的发光二极管和R1上产生光耦的输入电流第1页共9页 iF, iF驱动发光二极管，使副边的光敏三极管导通，回路VCC、R2产生iC, iC 经过R2产生Vout,到达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IcWfCTR所以，光耦最重要的参数就是CTR,CTR可以理解为增益、放大倍数等用公式表示：CTR=iC/iF*100%光耦分为两种：一种为非线性光耦，CTR-IF特性曲线呈非线性，在IF较小时的非线性失 真尤为严重，因此它不适合传输模拟信号，适合于开关信号的传输。
另一种为线性光耦CTR-IF特性曲线具有良好的线性度，特别是在传输小 信号时，其交流电流传输比(△ CTR= A IC/ A IF)很接近于直流电流传输比CTR 值因此，它适合传输模拟电压或电流信号，能使输出与输入之间呈线性关 系开关电源反应回路中常用的光耦是线性光耦如果使用非线性光耦，有可 能使振荡波形变坏在计算光耦参数的过程中，需要注意查看规那么书：以PC817为例①查看VF、Vee、CTR的值roi IV 5CUUIIU5■ Electro-optical Characteristics[ (Ta= 25可ParameterSymbolConditionsMIN.TYP.MAX.UnitInputForward voltageVFIf= 20mA-1.21.4vjPeak forward voltageV FMIm = 0.5A--3.0VReverse current1rVr = 4V■-10PATerminal capacitanceGV=0, f= 1kHz-30250PFOutputCollector dark current1CEOVce=20V-•io-A4Current transfer ratioCTRIp=5mA,VcB=5V50-600%]Collector-emitter saturation voltaseV CE( sal)1f= 20m A J ^^niA-0.10.2vlVF代表的是光耦导通的时候，原边的压降典型值为1.2V；副边Vee的三极管导通压降是0.2V；25c时，光耦的CTR是确定的，IF=5mA, Vce=5V时，确定的值是50%〜600%。
也就是放大倍数在0.5〜6倍我们计算的时候，只能按照最低的 50%使用②初步选定原边电流IF假设光耦的副边是连接GPIO,所需的驱动电流忽略不计，图1中的R2主 要当做上拉电阻使用，就按照常规的5.1K选择IC= (VCC-Vce) /R2= (3.3V-第2页共9页0.2V) /5.1K=0.607mA；根据光耦可靠导通的需求：IcWl作CTR,所以0.607mA
开关控制电路的形式，可以有千万种，但反应电路只有四种基本类型2.1.常用的四种基本反应类型第3页共9页2. 1. 1.基本反应电路基本反应电路这种反应电路的优点是电路简单、本钱低廉，适用于小型 化、经济型的开关电源缺点是稳压性能较差，电压调整率Sv=±1.5%〜土 2%,负载调整率Sl^±5%■0 + %0 —■0 + %0 —基本反应电路2. 1.2.改进型基本反应电路这种反应电路只是在基本反应电路的基础上增加一只稳压管VDz和电阻 R1,负载调整率将到达±2%这种类型的反应电路，VDz的稳压值一般为 22V,需适当增加反应绕组的匝数，提高反应电压UFB,才能满足电路的需 要2.1. 3.配稳压管的光耦反应电路第4页共9页配稳压管的光耦反应电路这种反应电路由VDz提供参考电压Uz,当U发 生变化时，在LED上可反映出误差电压的变化，光耦有一定的电压或者电流放 大作用，这种电路相当于附属增加一个外部误差放大器，与内部误差放大器共 同作用，增大了误差放大器的增益指数，使得控制器对输出电压的变化变得更 敏感，它可使负载调整率到达±1%以下T VD2VDz】卫VDz】卫NpNs2:VDz u。
VDZNf CfC开关控制电路光耦♦out ],a2.1. 4.配TL431的精密光耦反应电路配TL431的精密光耦反应电路这种反应电路比拟复杂，但电压稳定性能最 好利用TL431可调式精密并联稳压器来代替稳压管，构成高灵敏度外部误差 放大器，对U作精细调整，让电压调整率和负载调整率都到达±0.2%,能与 线性稳压电源相媲美这种反应电路常用于精密开关电源VDz•以主VDziNp：U音Nf Cf1I开关控制电路TL4312.2. 开关电源相关重要参数第5页共9页CTR：发光管的电流和光敏三极管的电流比的最小值隔离电压：发光管和光敏三极管的隔离电压的最小值光耦的技术参数：主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-发射极饱和压降VCE（sat）此外，在传输数字信号时还需 考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数集电极-发射极电压：集电极-发射极之间的耐压值的最小值光耦什么时候 导通?什么时候截至?普通光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性，在IF较小时 的非线性失真尤为严重，因此它不适合传输模拟信号。
线性光耦合器的CTR-IF 特性曲线具有良好的线性度，特别是在传输小信号时，其交流电流传输比 CTR=AIC/AIF）很接近于直流电流传输比CTR值因此，它适合传输模拟电压 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电流传输比是光耦合器的重要参数，通常用直流电流传输比来表示当输 出电压保持恒定时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比采 用一只光敏三极管的光耦合器，CTR的范围大多为20%〜300%（如4N35）,而 pc817那么为80%〜160%,台湾亿光（如EL817）可达50%〜600%这说明欲获 得同样的输出电流，后者只需较小的输入电流因此，CTR参数与晶体管的 hFE有某种相似之处使用光电耦合器主要是为了提供输入电路和输出电路间的隔离，在设计电 路时，必须遵循以下所选用的光电耦合器件必须符合国内和国际的有关隔离击 穿电压的标准；由台湾亿光生成生产的EL817系列（如EL817B-F、EL817C-F） 光耦合器，目前在国内应用地十分普遍鉴于此类光耦合器呈现开关特性，其 线性度差，适宜传输数字信号（高、低电平），可以用于单片机的输出隔离；所 选用的光耦器件必须具有较高的耦合系数。
甚至@文年再第6页共9页2. 3.光耦选取原那么在开关电源的隔离中，以及设计光耦反应式开关电源时必须正确选择线性 光耦合器的型号及参数，除了必须遵循普通光耦的选取原那么外，还必须遵循下 列原那么：1、推荐采用线性光耦合器，其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调 整2、光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%〜200%这是因为当 CTR<50%时，光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF>5.0mA),才能正常控 制单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗假设CTR>200%,在启动 电路或者当负载发生突变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出3、假设用放大器电路去驱动光电耦合器，必须精心设计，保证它能够补偿 耦合器的温度不稳定性和漂移以下是常见光电耦合器PC817系列的一些参数()：Model No.型号Rank mark等级标志电流传输比CTR (% )PC817AA80 to 160PC817B：B130 to 260PC817CC200 to 400PC817DD300 to 600PC8 * 7ABA或B80 to 260PCS * 7BCB或C130 to 400PCS *-CDc或D200 to 600PC8 * 7ACA:B 或 C80 to 400PC8 ♦ 7BDB ”C 或 D130 to 600PC8 * 7ADA:B:C 或 D80 to 600PC8*7A： B： C： D或无标 记50 to 600出弟@大年君3.光耦隔离电路的CTR参数设计提到隔离电路，我们想到的第一个元器件非光耦莫属了。
而光耦最常见的 应用就是信号隔离，因为它的输入侧和输出侧没有电气连接，它的输入端是一 个光源，通常是一个LED,而次级端是一个光电晶体管光电晶体管其实也是 晶体管，但没有基极电流这将使分析变得简单直接我们一般使用光耦隔离电 路用作电源反应，比方AC-DC电路的输出反应，或者用作隔离的逻辑输出控第7页共9页制对于光耦而言，它最重要的参数就是CTR,中文名字叫电流传输比如何 理解CTR呢？其实可以把它和晶体管中的电流增益系数B相类比：CTR=Ic/If其中其中Ic和If分别是输出集电极和控制极正向电流但是我们不能 简单拿这个公式就去对光耦进行选型计算，原因是当光耦电路处于饱和状态 时，我们用这个公式计算得到的集电极电流不再准确在饱和状态时，集电极 电流仅受集电极串联的电阻的限制为了使光耦电路饱和工作，电路实际工作 的CTR必须小于器件CTRo所谓电路CTR是集电极与控。