光耦合器(opTIcalcoupler,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发生光电流,从输出端流出,然后完成了“电—光—电”转化。以光为前言把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器,由于它具有体积小、寿命长、无触点,抗干扰能力强,输出和输入之间绝缘,单向传输信号等长处,在数字电路上取得广泛的运用。
开关稳压电源中光耦发生传递信号
开关稳压电源的最大特色便是活络,其能为电路供给各类不同的电压等级电源。而在光电耦合器中光电耦合器也起着相同的效果,光电耦合器能为开关稳压电源供给两种天壤之别的信号,那么这两种信号是什么?信号又是怎样被传递的呢?
光电耦合器在开关稳压电源中传递的信号有两种,一种是开关信号,另一种是差错扩大信号。这两种不同的运用,需求在发光二极管及光敏三极管的不同状况(饱满、截止或扩大区)下才干进行传递开关信号或扩大差错信号。
传递开关信号
①-②(发光二极管)电位差:1.2V/1.3V(发光强)。
④-③(光敏三极管饱满导通)电位差:O.1V~0.4V(饱满压降)IC最大,约几毫安。
①-②(发光二极管)电位差:小于0.7V(不发光)。
④-③(光敏三极管截止)电位差:大于6V(依据电源电压不同,挨近电源电压)、IC≈0。
传递差错扩大信号
①~②(发光二极管)电位差:1V左右改动(亮度改动很活络)。
④~③(光敏三极管作业于扩大区)电位差:5V~10V改动(依据电源电压和负载线有所不同)IC约在lmA~3mA之间改动。
如运用光电耦合器还有必要选用如图1所示的比较扩大器(也可用分立元件组成),将取样电压(B+)的改动值分压后加在三极管的基极上。与发射极上安稳的电位作比较,扩大后由集电极输出。集电极电流的改动也便是发光二极管电流的改动,使发光二极管在活络区亮度改动,并将差错信号反相扩大后传递给光敏三极管,再经操控扩大电路才干到达安稳B+的意图。
最终还需阐明一点,在我国大屏幕彩电中选用STR-S6709系列或STR-M6800系列厚膜电路许多,这两种IC内部的振动器中,是用光耦反应电流改动振动器中电容器的充电电流,然后操控到达门限电压Vthl≈O.73V的充电时刻。新式的STR-G8656系列IC内部,运用了直流偏置来操控导通时刻。以便微调功率开关场效应管的占空比,到达稳压的意图。两者可靠性均相同,后者电路更简略。
光耦在开关电源中的运用
光耦的特色:具有信号单向传输性,然后完成输入端与输出端的电气阻隔,即:输出信号对输入端无影响,具有抗干扰能力强、作业特性安稳、高可靠性、传输功率高级长处,一般被运用与开关电源操控回路中。
光耦在开关电源中的典型运用原理:从输出端采样,获取差错信号,然后把信号经过转化、阻隔传输到输入端IC的PWM操控器,经过调理PWM占空比的巨细,完成高精度稳压输出。
光耦与TL431的组合运用,构成最简略的开关电源操控回路(反应回路),完成稳压输出,如图所示,Vs为输出电压Vo分压后的供给给TL431差错扩大器反相端的采样类型,该采样信号Vs经过光耦二极管、TL431、电阻R1转化为电流信号IF,然后传输到光耦输出端,构成差错信号Vea,与PWM操控器的三角波Vt进行比较,得到矩形脉冲(具有必定占空比的PWM信号Vb),然后调理功率级器材的导通、截止时刻,到达安稳输出的意图。
反应环路的安稳性对开关电源来说是非常重要的,假如没有满足的相位余量和增益余量,电源的动态特性就会变差或直接导致输出振动,使产品损坏或许缩短运用寿命。
在规划开关电源操控回路时,要充分考虑反应环路的安稳性,使其具有负反应特性:为了使产品能作业在最恶劣的状况时,仍保持安稳,理论至少需求45°的相位余量。
图红框的器材要素就构成一个具有2型补偿的反应环路。TL431是开关电源次级反应最常用的基准和差错扩大器材,其供电方法不同对它的传递函数有很大的影响。在研制规划阶段,工程师一般都会凭借环路测验仪器,调试环路的安稳性,缩短产品的开发周期,进步产品的安稳性、可靠性。
光耦在开关电源中的运用主要是供给初级输入与次级输出间的电气阻隔、与TL431组合的反应操控环路,所以在电路规划时,有必要遵从下列准则:
1、依据产品输入、输出间的阻隔耐压,挑选契合国内、世界相关阻隔击穿电压规范的光耦;
2、电流传输比(CTR)的抱负规模是50%~200%。这是由于当CTR过小时,光耦中的LED需求较大的作业电流,这会增大光耦的功耗;当CTR过大时,在电路发动或许负载骤变时,有或许影响正常输出;
3、优先挑选线性光耦,由于CTR值在必定的规模内,具有较好的线性调整。