光耦合器CTR參數的認識和計算

 目的:

  了解光耦的重要參數(以8701為例)及設計中的注意事項

理解光耦合器

  光耦合器是隔離傳輸器件,以光為傳輸媒介做信號傳輸,隔離效果好。原邊給定信號,副邊迴路就會輸出經過隔離的信號。以一個簡單的圖(圖1)說明光耦的工作: 原邊輸入信號VIN, 施加到原邊的發光二極管和RI上產生光耦的

輸入電流IF, IF驅動發光二極管,使得副邊的三級管導通,迴路VCC, RL產生IC, IC經過RL產生VOUT, 達到傳遞信號的目的。原邊副邊直接驅動關聯是CTR(電流傳輸比),要滿足IC ≦ IF×CTR

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光耦合器的重要參數及計算: CTR(電流傳輸比)


  CTR是指在直流工作條件下,光耦的輸出電流IC和輸入電流IF之間的比值。光耦的CTR類似三極體的電流放大倍數,是光耦的一個極為重要的參數。它取決於光耦的輸入電流IF、輸出電流IC電源電壓值VCC。這幾個參數共同

決定了光耦工作在放大狀態還是開關狀態。若輸入電流、輸出電流、電流傳輸比設計搭配不合理,可能導致電路不能工作在預想的工作狀態。以圖2.為例,原廠手冊通常會標示出CTR區間,會以百分比標示。將光耦工作在開

關狀態,需滿足以下公式: I(C(sat)) ≦ CTR×IF

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CTR受那些因素影響


• 光耦本身

  – 以8701為例。CTR在Ta=25℃ / IF=16mA時,範圍是(15%~35%)說明8701這型號的光耦,不論何時何地,任何批次裡的一個樣品,只要在Ta=25℃ / IF=16mA這個條件下,CTR是一個確定的值,都能確定在15%~35%以

內。計算導通時要以下限進行計算,並且保有範圍計算截止時要以上限計算。



• 溫度影響

  – 以8701為例。TA=25℃條件下的CTR下限確定了但往往產品工作溫度範圍較大,比如光耦會工作在(-5℃~75℃),此種情況CTR要如何確定? 查看8071手冊,有TA-CTR關係圖如圖3。從圖中看出,以25℃為基準,在其它條

件不變情況下,-5℃下的CTR是25℃下的0.9倍左右,75℃下最小與25℃下的CTR持平。所以在16mA / (-5℃~75℃)條件下,8701的CTR最小值是15%×0.9=13.5%



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• 受IF影響

 – 假設實際的IF是3.4mA,如何確定CTR在IF=3.4mA / TA=(-5℃~75℃)條件下的最小CTR值?

  查看8701的IF-CTR曲線(圖4.),實際只需要一個樣品的曲線即可。此圖容易理解理解為下限/典型/上限三個曲線,其實不然。大部分的圖表曲線指是一個相對關係圖,無法從圖中讀出絕對的參數值。選用最上面一條樣品曲

線,由圖中查出,IF=16mA時CTR大概28%,在IF=3.4mA時CTR大概在46%。3.4mA是16mA的((46%)/(28%))=1.64倍。所以在IF=3.4mA/(-5℃~75℃), CTR下限為13.5% ×1.64=22.2%

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