電路中為什么要使用光耦器件？

電路中為什么要使用光耦器件？

電氣隔離的要求。A與B電路之間，要進行信號的傳輸，但兩電路之間由于供電級別過于懸殊，一路為數百伏，另一路為僅為幾伏；兩種差異巨大的供電系統，無法將電源共用；

A電路與強電有聯系，人體接觸有觸電危險，需予以隔離。而B線路板為人體經常接觸的部分，也不應該將危險高電壓混入到一起。兩者之間，既要完成信號傳輸，又必須進行電氣隔離；

運放電路等高阻抗型器件的采用，和電路對模擬的微弱的電壓信號的傳輸，使得對電路的抗干擾處理成為一件比較麻煩的事情——從各個途徑混入的噪聲干擾，有可能反客為主，將有用信號“淹沒”掉；

除了考慮人體接觸的安全，又必須考慮到電路器件的安全，當光電耦合器件輸入側受到強電壓（場）沖擊損壞時，因光耦的隔離作用，輸出側電路卻能安全無恙。

以上四個方面的原因，促成了光耦器件的研制、開發和實際應用。光耦的基本作用，是將輸入、輸出側電路進行有效的電氣上的隔離；能以光形式傳輸信號；有較好的抗干擾效果；輸出側電路能在一定程度上得以避免強電壓的引入和沖擊。

光耦的使用

光耦主副邊電阻的選擇

假設我們現在設定，tlp521的電流是2ma，ctr（current transfer ratio）取50%，原邊是24V， 副邊 是3.3V，led壓降是1.5V，算一下限流電阻和上拉電阻的大小：

R（led）=（24-1.5）/2=11.25K

取一個歸一化的電阻值，10K

那么，I（led）=（24-1.5）/10=2.25ma

Ic=2.25*0.5=1.125

Rc=（3.3-Vce）/1.12=2.9

Vce是三極管的飽和壓降，這里簡化為0v;那么，還要考慮到充分的進入飽和狀態，那么，可以取Rc為近視的2倍，也就是5.1K;

一、光耦電阻選擇

1、左邊光耦輸出的R13接幾伏，應該是知道的，算出飽和時有多大電流。舉例：假如R13接到12V（注意，這個條件將影響到下面所有的計算結果），光耦輸出飽和壓降忽略不 計，算得電流 I=12V/3.3kΩ=3.6mA。

2、查看TLP521的手冊，可知該器件不挑檔次的話最小變換效率為50%，因此為保證光耦被 驅動時飽和，右邊的輸入回路電流不得小于3.6mA/0.5=7.2mA。

3、查TLP521的手冊，該器件發光二極管的最大正向壓降是1.3V（10mA時），于是為保證 能以7.2mA以上的電流驅動，R14+R17≦（3.3V-1.3V）/7.2mA=0.28kΩ。

4、考慮電源波動和電阻精度的因素，實際R14+R17電阻取值建議為200Ω以下

光耦的分類：

非線性光耦：4N系列，用來傳輸開關信號

線性光耦：PC817-C系列可用來傳輸模擬信號，如精密線性光耦TIL300。高速線性光耦6N135/6N136、6N137/6N138

功率型：達林頓光耦4N30

應用場合：傳輸隔離和開關隔離電路。

使用光耦隔離需要考慮以下幾個問題：

① 光耦直接用于隔離傳輸模擬量時，要考慮光耦的非線性問題；

② 光耦隔離傳輸數字量時，要考慮光耦的響應速度問題；根據 光耦導通延時 tplh 和 光耦關斷 延時 tphl來看是否滿足速率要求，傳輸速率《1/（tplh + tpll）

③ 如果輸出有功率要求的話，還得考慮光耦的功率接口設計問題。

如果Vc/Rc=2mA， 那么三極管進入了放大狀態；功率型應該處于線性放大區 Ic=If*CTR。

如果Vc/Rc=1mA， 那么三極管基本上進入飽和導通狀態；

如果Vc/Rc=0.5mA，那么三極管肯定進入了飽和導通狀態； 此時用來傳遞開關信號，此時 Ic《If*CTR，若不滿足則Icc=If*CTR，。

開關狀態的光耦，要保證電路正常工作的最大Ic/if《90%CTR.

電流傳輸比CTR：隨輸入電流If變化，隨其變化而變化，可看其曲線，從死區-線性區-飽和區。所以輸入電流要小于If，且在線性區。

可以這樣理解，輸入端電流決定輸出端電阻，但當輸入超過5mA時輸出已經達到飽和，所以設置輸入端電阻讓其電流小于5mA，，輸出端帶負載能力一般為100mA左右。