在一般的阻隔电源中，光耦阻隔反应是一种简略、低成本的方法。但关于光耦反应的各种衔接方法及其差异，现在没有见到比较深化的研讨。并且在许多场合下，因为对光耦的作业原理了解不行深化，光耦接法紊乱，往往导致电路不能正常作业。本研讨将详细剖析光耦作业原理，并针对光耦反应的几种典型接法加以比照研讨。
1 常见的几种衔接方法及其作业原理
常用于反应的光耦类型有TLP521、PC817等。这儿以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。
TLP521的原边相当于一个发光二极管，原边电流If越大，光强越强，副边三极管的电流Ic越大。副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数，该系数随温度改变而改变，且受温度影响较大。作反应用的光耦正是运用“原边电流改变将导致副边电流改变”来完成反应，因而在环境温度改变剧烈的场合，因为放大系数的温漂比较大，应尽量不经过光耦完成反应。此外，运用这类光耦有必要留意规划外围参数，使其作业在比较宽的线性带内，不然电路对运转参数的敏感度太强，不利于电路的安稳作业。
一般挑选TL431结合TLP521进行反应。这时，TL431的作业原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压差错放大器，所以在其1脚与3脚之间，要接补偿网络。
常见的光耦反应第1种接法，如图1所示。图中，Vo为输出电压，Vd为芯片的供电电压。com信号接芯片的差错放大器输出脚，或许把PWM 芯片(如UC3525)的内部电压差错放大器接成同相放大器方法，com信号则接到其对应的同相端引脚。留意左面的地为输出电压地，右边的地为芯片供电电压地，两者之间用光耦阻隔。
图1所示接法的作业原理如下：当输出电压升高时，TL431的1脚(相当于电压差错放大器的反向输入端)电压上升，3脚(相当于电压差错放大器的输出脚) 电压下降，光耦TLP521的原边电流If增大，光耦的另一端输出电流Ic增大，电阻R4上的电压降增大，com引脚电压下降，占空比减小，输出电压减小；反之，当输出电压下降时，调理进程相似。
常见的第2种接法，如图2所示。与第1种接法不同的是，该接法中光耦的第4脚直接接到芯片的差错放大器输出端，而芯片内部的电压差错放大器有必要接成同相端电位高于反相端电位的方法，运用运放的一种特性—— 当运放输出电流过大(超越运放电流输出才能)时，运放的输出电压值将下降，输出电流越大，输出电压下降越多。因而，选用这种接法的电路，必定要把PWM 芯片的差错放大器的两个输入引脚接到固定电位上，且有必要是同向端电位高于反向端电位，使差错放大器初始输出电压为高。
图2所示接法的作业原理是：当输出电压升高时，原边电流If增大，输出电流Ic增大，因为Ic现已超越了电压差错放大器的电流输出才能，com脚电压下降，占空比减小，输出电压减小；反之，当输出电压下降时，调理进程相似。
常见的第3种接法，如图3所示。与图1根本相似，不同之处在于图3中多了一个电阻R6，该电阻的效果是对TL431额定注入一个电流，防止TL431因注入电流过小而不能正常作业。实践上如恰当选取电阻值R3，电阻R6能够省掉。调理进程根本上同图1接法共同。
常见的第4种接法，如图4所示。该接法与第2种接法相似，差异在于com端与光耦第4脚之间多接了一个电阻R4，其效果与第3种接法中的R6共同，其作业原理根本同接法2。
2 各种接法的比较
在比较之前，需求对实践的光耦TLP521的几个特性曲线作一下剖析。首先是Ic-Vce曲线，如图5，图6所示。
由图5、图6可知，当If小于5 mA时，If的细小改变都将引起Ic与Vce的剧烈改变，光耦的输出特性曲线陡峭。这时假如将光耦作为电源反应网络的一部分，其传递函数增益十分大。关于整个体系来说，一个十分高的增益简单引起体系不安稳，所以将光耦的静态作业点设置在电流If小于5 mA是不恰当的，设置为5～10 mA较恰当。
此外，还需求剖析光耦的Ic-If曲线，如图7所示。
由图7能够看出，在电流If小于10 mA 时，Ic-If根本不变，而在电流If大于10 mA之后，光耦开端趋向饱满，Ic-If的值跟着If的增大而减小。关于一个电源体系来说，假如环路的增益是改变的，则将或许导致不安稳，所以将静态作业点设置在If过大处(然后输出特性简单饱满)，也是不合理的。需求阐明的是，Ic-If曲线是随温度改变的，可是温度改变所影响的是在某一固定If值下的 Ic值，对Ic-If比值根本无影响，曲线形状依然同图7，仅仅温度升高，曲线全体下移，这个特性从Ic-Ta曲线(如图8所示)中能够看出。
由图8能够看出，在If大于5 mA时，Ic-Ta曲线根本上是相互平行的。
依据上述剖析，以下针对不同的典型接法，比照其特性以及适用范围。本研讨以实践的阻隔半桥辅佐电源及反激式电源为例阐明。
第1种接法中，接到电压差错放大器输出端的电压是外部电压经电阻R4降压之后得到，不受电压差错放大器电流输出才能影响，光耦的作业点选取能够经过其外接电阻随意调理。
依照前面的剖析，令电流If的静态作业点值大约为10 mA，对应的光耦作业温度在0～100℃改变，值在20～15 mA之间。一般PWM芯片的三角波幅值巨细不超越3 V，由此选定电阻R4的巨细为670Ω，并一起确认TL431的3脚电压的静态作业点值为12 V，那么能够选定电阻R3的值为560Ω。电阻R1与R2的值简单选取，这儿取为27 k与4.7 k。电阻R5与电容C1为PI补偿，这儿取为3 k与10 nF。
试验中，半桥辅佐电源输出负载为操控板上的各类操控芯片，加上多路输出中各路的死负载，最终的实践功率大约为30 w。实践测得的光耦4脚电压(此电压与芯片三角波相比较，然后决议驱动占空比)波形，如图9所示。对应的驱动信号波形，如图10所示。
图10的驱动波形有负电压部分，是因为上、下管的驱动绕在一个驱动磁环上的原因。能够看出，驱动信号的占空比比较大，大约为0.7。
关于第2种接法，一般芯片内部的电压差错放大器，其最大电流输出才能为3 mA左右，超越这个电流值，差错放大器输出的最高电压将下降。所以，该接法中，假如电源稳态占空比较大，那么电流Ic比较小，其值或许仅略大于3 mA，对应图7，Ib为2 mA左右。由图6可知，Ib值较小时，细小的Ib改变将引起Ic剧烈改变，光耦的增益十分大，这将导致闭环网络不简单安稳。而假如电源稳态占空比比较小，光耦的4脚电压比较小，对应电压差错放大器的输出电流较大，也便是Ic比较大(远大于3 mA)，则对应的Ib也比较大，相同对应于图6，当Ib值较大时，对应的光耦增益比较适中，闭环网络比较简单安稳。
相同，关于上面的半桥辅佐电源电路，用接法2替代接法1，闭环不安稳，用示波器调查光耦4脚电压波形，有显着的振动。光耦的4脚输出电压(对应于 UC3525的差错放大器输出脚电压)，波形如图11所示，可发现显着的振动。这是因为这个半桥电源稳态占空比比较大，按接法2则光耦增益大，体系不安稳而呈现振动。
实践上，第2种接法在反激电路中比较常见，这是因为反激电路一般都出于功率考虑，电路一般作业于断续形式，驱动占空比比较小，对应光耦电流Ic比较大，参阅以上剖析可知，闭环环路也比较简单安稳。
以下是别的一个试验反激电路，作业在断续形式，实践测得其光耦4脚电压波形，如图12所示。实践测得的驱动信号波形，如图13所示，占空比约为0.2。
因而，在光耦反应规划中，除了要依据光耦的特性参数来设置其外围参数外，还应该知道，不同占空比下对反应方法的选取也是有约束的。反应方法1、3适用于任何占空比状况，而反应方法2、4比较适合于在占空比比较小的场合运用。
3 结束语
本研讨列举了4种典型光耦反应接法，剖析了各种接法下光耦反应的原理以及各种约束要素，比照了各种接法的不同点。经过实践半桥和反激电路测验，验证了电路作业的占空比对反应方法选取的约束。最终对光耦反应进行总结，对往后的光耦反应规划具有必定的参阅价值。
