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V_IN, 施加到原邊的發光二極管和R_I上產生光耦的

輸入電流I_F, I_F驅動發光二極管，使得副邊的三級管導通，迴路V_CC, R_L產生I_C, I_C經過R_L產生V_OUT, 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I_C ≦ I_F×CTR




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I_C和輸入電流I_F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I_F、輸出電流I_C和電源電壓值V_CC。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×I_F

CTR受那些因素影響

• 光耦本身

  – 以8701為例。CTR在T_a=25℃ / I_F=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T_a=25℃ / I_F=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。T_A=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T_A-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%

• 受I_F影響

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

  查看8701的I_F-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，I_F=16mA時CTR大概28%，在I_F=3.4mA時CTR大概在46%。3.4mA是16mA的((46%)/(28%))=1.64倍。所以在I_F=3.4mA/(-5℃~75℃), CTR下限為13.5% ×1.64=22.2%