光耦(opticalcoupler)亦稱光電隔離器、光耦合器或光電耦合器。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發光器(紅外線發光二極管LED)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光二極管發出光線

，光敏三極管接受光線之後就產生光電流，從輸出端流出
，從而實現了“電—光—電”轉換。典型應用電路如下圖1-1所示。

 

光耦的主要優點是：信(xin)號(hao)單(dan)向(xiang)傳(chuan)輸(shu)

，輸(shu)入(ru)端(duan)與(yu)輸(shu)出(chu)端(duan)完(wan)全(quan)實(shi)現(xian)了(le)前(qian)端(duan)與(yu)負(fu)載(zai)完(wan)全(quan)的(de)電(dian)氣(qi)隔(ge)離(li)，輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)對(dui)輸(shu)入(ru)端(duan)無(wu)影(ying)響(xiang)，減(jian)小(xiao)電(dian)路(lu)幹(gan)擾(rao)，簡(jian)化(hua)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)
，工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding)，無(wu)觸(chu)點(dian)，使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)長(chang)，傳(chuan)輸(shu)效(xiao)率(lv)高(gao)。光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)是(shi)70年代發展起來的新型器件
，現已廣泛用於電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路
、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離
、脈衝放大電路、數字儀表
、遠距離信號傳輸、脈衝放大
、固態繼電器(SSR)
、儀器儀表、通tong信xin設she備bei及ji微wei機ji接jie口kou中zhong。在zai單dan片pian開kai關guan電dian源yuan中zhong，利li用yong線xian性xing光guang耦ou合he器qi可ke構gou成cheng光guang耦ou反fan饋kui電dian路lu，通tong過guo調tiao節jie控kong製zhi端duan電dian流liu來lai改gai變bian占zhan空kong比bi，達da到dao精jing密mi穩wen壓ya目mu的de。

 

 

 

常用於反饋的光耦型號有TLP521、PC817等。這裏以TLP521為例，介紹這類光耦的特性。圖2-1所示為光耦內部結構圖以及引腳圖。

 

TLP521的原邊相當於一個發光二極管，原邊電流If越大
，光強越強，副邊三極管的電流Ic越大。副邊三極管電流Ic與原邊二極管電流If的比值稱為光耦的電流放大係數
，該係數隨溫度變化而變化，且受溫度影響較大。作反饋用的光耦正是利用“原邊電流變化將導致副邊電流變化”laishixianfankui
，yincizaihuanjingwendubianhuajuliedechanghe，youyufangdaxishudewenpiaobijiaoda，yingjinliangbutongguoguangoushixianfankui。ciwai，shiyongzheleiguangoubixuzhuyishejiwaiweicanshu
，shiqigongzuozaibijiaokuandexianxingdainei，fouzedianluduiyunxingcanshudemingandutaiqiang，buliyudianludewendinggongzuo。

 

通常選擇TL431結合TLP521進行反饋。這時，TL431的工作原理相當於一個內部基準為2.5 V的電壓誤差放大器（輸出的電壓進行誤差放大比較
，然後將取樣電壓經過光電偶合器反饋控製脈寬占空比，達到穩定電壓的目的），所以在其1腳與3腳之間
，要接補償網絡。

 

 

TL431是由德州儀器生產的可控精密穩壓源，實物如圖2-3所示。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意的設置到從2.5V到36V範圍內的任何值。該器件的典型動態阻抗為0.2Ω，在很多應用中用它代替穩壓二極管
，例如
，數字電壓表，運放電路，可調壓電源，開關電源等。圖2-2所示為TL431引腳排列與使用連線圖。

 

常見的光耦反饋第1種接法。Vo為輸出電壓
，Vd為芯片的供電電壓。com信號接芯片的誤差放大器輸出腳。注意左邊的地為輸出電壓地，右邊的地為芯片供電電壓地
，兩者之間用光耦隔離。圖2-3所示接法的工作原理如下：當輸出電壓升高時
，TL431的1腳(相當於電壓誤差放大器的反向輸入端)電壓上升
，3腳(相當於電壓誤差放大器的輸出腳) 電壓下降，光耦TLP521的原邊電流If增大
，光耦的另一端輸出電流Ic增大，電阻R4上的電壓降增大，com引腳電壓下降，占空比減小
，輸出電壓減小
；反之
，當輸出電壓降低時，調節過程類似。

 

高於反相端電位的形式，利用運放的一種特性—當運放輸出電流過大(超過運放電流輸出能力)時
，運放的輸出電壓值將下降，輸出電流越大

，輸出電壓下降越多。因此，采用這種接法的電路

，一定要把PWM（脈衝寬度調製）芯片的誤差放大器的兩個輸入引腳接到固定電位上
，且必須是同向端電位高於反向端電位
，使誤差放大器初始輸出電壓為高。

 

 

圖2-3所示接法的工作原理是：當輸出電壓升高時，原邊電流If增大，輸出電流Ic增大，由於Ic已經超過了電壓誤差放大器的電流輸出能力，com腳電壓下降
，占空比減小，輸出電壓減小
；反之，當輸出電壓下降時，調節過程類似。

 

常見的第3種接法，如圖2-4所示。與第一種基本相似，不同之處在於多了一個電阻R6
，該電阻的作用是對TL431額外注入一個電流
，避免TL431因注入電流過小而不能正常工作。實際上如適當選取電阻值R3
，電阻R6可以省略。調節過程基本上同1接法一致。

 

常見的第4種接法，如圖2-4所示。該接法與第2種接法類似，區別在於com端與光耦第4腳之間多接了一個電阻R4
，其作用與第3種接法中的R6一致，其工作原理基本同接法2。

 

反饋方式1
、3適用於任何占空比（接通時間與周期之比）情況，而反饋方式2、4比較適合於在占空比比較小的場合使用。　

 

 

開關電源的光耦主要是隔離、提ti供gong反fan饋kui信xin號hao和he開kai關guan作zuo用yong。開kai關guan電dian源yuan電dian路lu中zhong光guang耦ou的de電dian源yuan是shi從cong高gao頻pin變bian壓ya器qi次ci級ji電dian壓ya提ti供gong的de
，當dang輸shu出chu電dian壓ya低di於yu穩wen壓ya管guan電dian壓ya是shi給gei信xin號hao光guang耦ou接jie通tong，加jia大da占zhan空kong比bi，使shi得de輸shu出chu電dian壓ya升sheng高gao；fanzhizeguanduanguangoujianxiaozhankongbi，shideshuchudianyajiangdi。dangaopinbianyaqicijifuzaichaozaihuokaiguandianluyouguzhang，jiumeiyouguangoudianyuantigong，guangoujiukongzhizhekaiguandianlubunengqizhen，congerbaohukaiguanguanbuzhibeijichuanshaohui。


推薦閱讀：