【48812】线性光电耦合器在开关电源中的运用

　　（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电阻隔器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为前言来传输电信号的器材，一般把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器宣布光线，受光器承受光线之后就产生光电流，从输出端流出，以此来完成了“电光电”转化。一般

　　 光耦合器有双列直插式、管式、光导纤维式等多种封装方式，其品种达数十种。光耦合器的分类及内部电路如图1所示。图中是8种典型产品的类型：(a)通用型(无基极引线)；(b)通用型(有基极引线)；(c)达林顿型；(d)高速型；(e)光集成电路；(f)光纤型；(g)光敏晶闸管型；(h)光敏场效应管型。

　　光耦合器的首要长处是单向传输信号，输入端与输出端彻底完成了电气阻隔，抗干扰能力强，惯例运用的寿命长，传输功率高。它大规模的运用在电平转化、信号阻隔、级间阻隔 、开关电路、远距离信号传输、脉冲扩大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通讯设备及微机接口中。在单片开关电源中，使用线性光耦合器可构成光耦反应电路，经过调理操控端电流来改动占空比，到达精细稳压意图。

　　光耦合器的技能参数首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-发射极饱满压降VCE(sat)。此外，在传输数字信号时还需考虑上升时刻、下降时刻、延迟时刻和存储时刻等参数。

　　电流传输比是光耦合器的重要参数，一般用直流电流传输比来表明。当输出电压坚持恒守时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。其公式为：

　　选用一只光敏三极管的光耦合器，CTR的规模大多为20%～300%（如4N35），而PC817则为80%～160%，达林顿型光耦合器（如4N30）可达100%～5000%。这表明欲取得相同的输出电流，后者只需较小的输入电流。因而，CTR参数与晶体管的hFE有某种相似之处。线性光耦合器与一般光耦合器典型的CTR-IF特性曲线中的虚线和实线可见，一般光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性，在IF较小时的非线性失真尤为严峻，因而它不合适传输模仿信号。线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有非常杰出的线性度，特别是在传输小信号时，其沟通电流传输比(CTR＝IC/IF)很接近于直流电流传输比CTR值。因而，它合适传输模仿电压或电流信号，能使输出与输入之间呈线性关系。这是其重要特性。

　　2.1 线性光耦合器的产品分类 线性光耦合器的典型产品及首要参数见表1，这些光耦均以光敏三极管作为接收管。

　　 ①光耦合器的电流传输比(CTR)的答应规模是50%～200%。这是由于当CTR＜50%时，光耦中的LED就需要较大的作业电流(IF＞5.0mA)，才干正常操控单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗。若CTR＞200%，在发动电路或许当负载产生骤变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。

　　 ②引荐选用线性光耦合器，其特点是CTR值可以在一些规模内做线性调整。 ③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司出产的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器，现在在国内运用地非常遍及。鉴于此类光耦合器出现开关特性，其线性度差，适合传输数字信号(高、低电平)，因而不引荐用在开关电源中。

　　多路输出式电源变换器电路如图3所示。其输入电压为36V到90V的准方波电压，三路输出分别为：UO1＝＋5V(2A)，UO2＝＋15V(0.17A)，UO3＝－15V(0.17A)。现将UO1定为主输出，其电压调整率SV＝0.4%；UO2和UO3为辅输出，总电源功率可达75%～80%。电路中选用一片TOP104Y型三端单片开关电源集成电路。主输出绕组电压经过VD2、C2、L1和C3整流滤波后，得到＋5V电压。VD2选用MBR735型35V／7.5A肖特基二极管。两个辅输出绕组及输出电路彻底呈对称结构。由于15V输出电流较小，故整流管VD4和VD5均选用UF4002型100V／1A的超快康复二极管。由线和可调式精细并联稳压器TL431C构成光耦反应式精细开关电源，可以对＋5V电压进行精细调整。反应绕组电压经过VD3、C4整流滤波后，得到12V反应电压。由P6KE120型瞬态电压抑制器和UF4002型超快康复二极管构成的漏极钳位维护电路，能吸收由高频变压器漏感构成的尖峰电压，维护芯片内部的功率场效应管MOSFET不受损坏。

　　外部差错扩大器由TL431C组成。当+5V输出电压升高时，经R3、R4分压后得到的取样电压，就与TL431C中的2.5V带隙基准电压作比较，使其阴极电位下降，LED的作业电流IF增大，再经过线）使操控端电流IC增大，TOP104Y的输出占空比减小，使UO1保持不变，到达稳压意图。+5V稳压值UO1则由TL431C、光耦中的LED正向压降来设定。R1是LED的限流电阻。差错扩大器的频率响应由C5、R2和C6来决议。C5的效果有三个：滤除操控端上的尖峰电压；决议主动重发动频率；与R2一同对操控回路进行补偿。

　　1 沙占友等．单片开关电源技能讲座之一～五.电源技能运用，2000.8～12