电路中为什么要使用光耦器件？

电路中为什么要使用光耦器件？

电气隔离的要求。A与B电路之间，要进行信号的传输，但两电路之间由于供电级别过于悬殊，一路为数百伏，另一路为仅为几伏；两种差异巨大的供电系统，无法将电源共用；

A电路与强电有联系，人体接触有触电危险，需予以隔离。而B线路板为人体经常接触的部分，也不应该将危险高电压混入到一起。两者之间，既要完成信号传输，又必须进行电气隔离；

运放电路等高阻抗型器件的采用，和电路对模拟的微弱的电压信号的传输，使得对电路的抗干扰处理成为一件比较麻烦的事情——从各个途径混入的噪声干扰，有可能反客为主，将有用信号“淹没”掉；

除了考虑人体接触的安全，又必须考虑到电路器件的安全，当光电耦合器件输入侧受到强电压（场）冲击损坏时，因光耦的隔离作用，输出侧电路却能安全无恙。

以上四个方面的原因，促成了光耦器件的研制、开发和实际应用。光耦的基本作用，是将输入、输出侧电路进行有效的电气上的隔离；能以光形式传输信号；有较好的抗干扰效果；输出侧电路能在一定程度上得以避免强电压的引入和冲击。

光耦的使用

光耦主副边电阻的选择

假设我们现在设定，tlp521的电流是2ma，ctr（current transfer ratio）取50%，原边是24V， 副边 是3.3V，led压降是1.5V，算一下限流电阻和上拉电阻的大小：

R（led）=（24-1.5）/2=11.25K

取一个归一化的电阻值，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是三极管的饱和压降，这里简化为0v;那么，还要考虑到充分的进入饱和状态，那么，可以取Rc为近视的2倍，也就是5.1K;

一、光耦电阻选择

1、左边光耦输出的R13接几伏，应该是知道的，算出饱和时有多大电流。举例：假如R13接到12V（注意，这个条件将影响到下面所有的计算结果），光耦输出饱和压降忽略不 计，算得电流 I=12V/3.3kΩ=3.6mA。

2、查看TLP521的手册，可知该器件不挑档次的话最小变换效率为50%，因此为保证光耦被 驱动时饱和，右边的输入回路电流不得小于3.6mA/0.5=7.2mA。

3、查TLP521的手册，该器件发光二极管的最大正向压降是1.3V（10mA时），于是为保证 能以7.2mA以上的电流驱动，R14+R17≦（3.3V-1.3V）/7.2mA=0.28kΩ。

4、考虑电源波动和电阻精度的因素，实际R14+R17电阻取值建议为200Ω以下

光耦的分类：

非线性光耦：4N系列，用来传输开关信号

线性光耦：PC817-C系列可用来传输模拟信号，如精密线性光耦TIL300。高速线性光耦6N135/6N136、6N137/6N138

功率型：达林顿光耦4N30

应用场合：传输隔离和开关隔离电路。

使用光耦隔离需要考虑以下几个问题：

① 光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题；

② 光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题；根据 光耦导通延时 tplh 和 光耦关断 延时 tphl来看是否满足速率要求，传输速率《1/（tplh + tpll）

③ 如果输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口设计问题。

如果Vc/Rc=2mA， 那么三极管进入了放大状态；功率型应该处于线性放大区 Ic=If*CTR。

如果Vc/Rc=1mA， 那么三极管基本上进入饱和导通状态；

如果Vc/Rc=0.5mA，那么三极管肯定进入了饱和导通状态； 此时用来传递开关信号，此时 Ic《If*CTR，若不满足则Icc=If*CTR，。

开关状态的光耦，要保证电路正常工作的最大Ic/if《90%CTR.

电流传输比CTR：随输入电流If变化，随其变化而变化，可看其曲线，从死区-线性区-饱和区。所以输入电流要小于If，且在线性区。

可以这样理解，输入端电流决定输出端电阻，但当输入超过5mA时输出已经达到饱和，所以设置输入端电阻让其电流小于5mA，，输出端带负载能力一般为100mA左右。