光耦传输比(CTR)对开关电源的影响

CTR电流传输比(Current transfer ration)是用于描述光耦合器特性的参数,可表示为:

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在上述公式中:
IC:副边输出电流
IF:原边输入电流
CTR:发光管和光敏三极管电流比的最小值

光耦的技术参数主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-发射极饱和压降VCE(sat)。此外,在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。

普通光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性,在IF较小时的非线性失真尤为严重,因此它不适合传输模拟信号。线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有良好的线性度,特别是在传输小信号时,其交流电流传输比(ΔCTR=ΔIC/ΔIF)很接近于直流电流传输比CTR值。因此,它适合传输模拟电压或电流信号,能使输出与输入之间呈线性关系。这是它的一项非常重要特性。

电流传输比是光耦合器的重要参数,通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时,它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。采用一只光敏三极管的光耦合器,CTR的范围大多为20%~300%(如4N35),而PC817系列则为50%~600%。这表明欲获得同样的输出电流,后者只需较小的输入电流。因此,CTR参数与晶体管的hFE有某种相似之处。

使用光耦合器主要是为了提供输入电路和输出电路间的隔离,在设计电路时,下列所选用的光耦合器必须符合国内和国际有关隔离击穿电压的标准。鉴于此类光耦合器呈现开关特性,其线性度差,适合传输数字信号(高、低电平),可以用于单片机的输出隔离;所选用的光耦合器必须具有较高的耦合系数。

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在开关电源的隔离中,以及设计光耦反馈式开关电源时,必须正确选择线性光耦合器的型号及参数,除了必须遵循普通光耦的选取原则外,还必须遵循下列原则:

1、推荐采用线性光耦合器,其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。

2、光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%~200%。这是因为当CTR<50%时,光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF>5.0mA),才能正常控制单片开关电源IC的占空比,这会增大光耦的功耗。若CTR>200%,在启动电路或者当负载发生突变时,有可能将单片开关电源误触发,影响正常输出。

3、若用放大器电路去驱动光耦合器,必须精心设计,保证它能够补偿耦合器的温度不稳定性和漂移。

以下是常见光耦合器PC817系列的一些参数(仅供参考):

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本文转载自:电源研发精英圈
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