光電耦合器在數字開關電源中的應用

采用一只光敏三極管的光耦合器，CTR的范圍大多為20%～300%（如4N35），而PC817則為80%～160%，達林頓型光耦合器（如4N30）可達100%～5000%。這表明欲獲得同樣的輸出電流，后者只需較小的輸入電流。因此，CTR參數與晶體管的hFE有某種相似之處。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲線，分別如圖1中的虛線和實線所示。

圖1 兩種光耦合器的CTR-IF特性曲線

由圖1可見，普通光耦合器的CTR-IF特性曲線呈非線性，在IF較小時的非線性失真尤為嚴重，因此它不適合傳輸模擬信號。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號時，其交流電流傳輸比(ΔCTR＝ΔIC/ΔIF)很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號，能使輸出與輸入之間呈線性關系。這是其重要特性。

使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設計電路時，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國內和國際的有關隔離擊穿電壓的標準；由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國摩托羅拉公司生產的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器，目前在國內應用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現開關特性，其線性度差，適宜傳輸數字信號(高、低電平)，可以用于單片機的輸出隔離；所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數。

線性光耦合器的產品及選取原則

線性光耦合器的典型產品及主要參數見表1，這些光耦均以光敏三極管作為接收管。

在開關電源的隔離中，以及設計光耦反饋式開關電源時必須正確選擇線性光耦合器的型號及參數， 除了必須遵循普通光耦的選取原則外，還必須遵循下列原則：

1、光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%～200%。這是因為當CTR＜50%時，光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF＞5.0mA)，才能正常控制單片開關電源IC的占空比，這會增大光耦的功耗。若CTR＞200%，在啟動電路或者當負載發生突變時，有可能將單片開關電源誤觸發，影響正常輸出。

2、若用放大器電路去驅動光電耦合器，必須精心設計，保證它能夠補償耦合器的溫度不穩定性和漂移。

3、推薦采用線性光耦合器，其特點是CTR值能夠在一定范圍內做線性調整。

上述使用的光電耦合器時工作在線性方式下，在光電耦合器的輸入端加控制電壓，在輸出端會成比例地產生一個用于進一步控制下一級電路的電壓，是單片機進行閉環調節控制，對電源輸出起到穩壓的作用。

開關電源中光電耦合器電路的設計

圖2 光電耦合器在數字式開關電源中的應用