光耦电路的分析

1、光耦电路分析1、光耦的定义耦合器(opticalcoupleropticalcoupler, ,英文缩写为 OCOC) )亦称光电隔离器，简称光耦，是开关电源电路中常用的器件。2、光耦的工作原理耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LEDLED),),使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电一光一电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出

2、间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。3、光耦的优点光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是 7070 年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、

3、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。4、PS2501 器件参数4.1、FEATURESHighisolationvoltage(BV=5000Vr.m.s.)Highcollectortoemittervoltage(VCEO=80V)High-speedswitching(tr=3sTYP.,tf=5sTYP.)Orderingnumberoftapeproduct:PS2501L-1-E3,E4,F3

4、,F4,PS2501L-2-E3,E4SafetystandardsULapproved:FileNo.E724224.2、ps2501 管脚分布PS2501-143FUJI1,Anode爹2.CathodeI*|I3,EmitterE3I4.Collector124.3、ps2501 极限参数表ParameterSymbolPS25O1*1.PS25O1LUPS25012遇PS2501L-2.-4UnitDiodeAever&tVoltasVR6VForwardCurrent(DC)IFaomA/chPowerDi&-ipaiioriDeratingarc1.5L2mWCPo

5、w&rDi&ipaitonPo150130mW/chP中日kFc-rwardCurrentlTA/ohTransistorColtectortoEmitterVollagsVGEQ80VEmittertoCoilectorVollageVECO7VColl瘀忸JCiinentlc50mAVchPswerDiss-ipalwnMr日lingjPtZC1.5UEWCPoiverDis&ipaiionFc150120mW/chisoiabonVoKmae”BV5000VMTI.S.OperatingAmbienlTemperaiureT*-55to+100七StorageTe

6、mperatureTHJ-患to+150C4.4、ps2501 电子特性ParwneierSymtaConOlionsMlhiTVP.MAX4片*|F倬EA1,1T1.4VReverseC=untnc.v*5v5tcnnirMilv*ov.ti.cMHE5CiTrartfiisiocCoftKlorErnfllnrDartQjrrtfM公VCI=80VPIOmA1O0nACUE，TraM&1i蜃orCTfl|r.5mA.5V*500弋VcEtWfIF-WmA.k-3mA心VFWv2i.gkVsx：V-0Vh!-10MhU0.6RgTtnf1*VIQ%魅2M甩,1Wn3小FaiTE”15

7、5、光耦特性分析以下的所有数据都是在 ps2501ps2501 的基础上测试得出。名词解释：If:If:前向电流，即通过光耦发光二极管的电流。IcIc：集电极电流，即流过感应三极管的的电流。CRTCRT 光耦的电流装换比，即 CRT=Ic/IfCRT=Ic/If。此值一般是 0.80.8 到 6 6 之间（ps2501ps2501, ,本文此值大约是 2.72.7）。设计光耦电路时一定要保证电流Ic足够大，或者负载电阻足够大，才能使光耦输出可靠的高电平或者低电平。电路按照上图中的参数来配置，当光耦导通时，则 IfIf 大约是 2.2mA,Ic2.2mA,Ic 大约是 6.3mA,A6.3mA,

8、A 点的电压大约是6.3V,6.3V,达不到高电平的标准（电源电压时 12V12V）。A A 点的波形图如下：光耦导通的响应时间大约是 1us,1us,光耦导通的上升沿时间大约是 4us4us；光耦的关断响应时间大约是 0,0,光耦关断下降沿时间大约是 4us,4us,光耦输出高电平时达不到 12V12V 的高电平要求。5.1、电路设计二断响应时间大约是 4us,4us,光耦关断下降沿时间大约是 4us,4us,光耦输出高电平时可以达到 12V12V的高电平要求。5.1、电路设计三按照上文修改电阻 R1R1 为 100100 欧姆测试结果：光耦的导通响应时间大约是 0,0,光耦导通的上升沿时间

9、大约是 2us2us；光耦的关断响应时间大约是 12us,12us,光耦关断下降沿时间大约是 1us,1us,光耦输出高电平时可以达到 12V12V 的高电平要求。5.1、电路设计四如果同时修改 R1R1 为 100100 欧姆，修改 R3R3 为 350350 欧姆，则测试结果如下图：测试结果：光耦的导通响应时间大约是 0,0,光耦导通的上升沿时间大约是 3us3us；光耦的关断响应时间大约是 2us,2us,光耦关断下降沿时间大约是 4us,4us,光耦输出高电平时可以达到 12V12V 的高电平要求。6、结论分析：增大光耦的电流 If,If,它的导通响应时间会减小，光耦导通的上升沿时间也会减小，光耦的关断响应