工程师必备-光耦的转换效率CTR.doc

工程师必备光耦的转换效率CTR什么是转换效率CTR？CTR电流传输比(currenttransferratio)：描述光耦控制特性的参数，即副边的输出电流(IO）与原边输入电流（IF）的百分比，传输比CTR=IOIF100。下图显示一个使用晶体管耦合器的普通线路。如果LED电流IF运行至输入端，集电器电流IC将运行至输出端。该电流传输比称为转换效率(CTR: 电流传输比）通过（IC/IF） 100(%)表示。与晶体管的hFE一样，转换效率是晶体管耦合器一个重要的参数。1、CTR：电流传输比，是指发光管的电流和光敏三极管的电流比的最小值2、Isolation Voltage：隔离电压，是指发光管和光敏三极管的隔离电压的最小值3、CollectorEmitter Voltage：集电极发射极电压，是指集电极发射极之间的耐压值的最小值驱动电流一般在220mA对普通光耦来说，一般不提输入电阻。因为光耦的输入端实际上就是一个发光二极管，当给此二极管加上正向3V24V的直流电压后(当然千万不能忘了串入一只合适的限流电阻）,输出端的导通电阻就会从无穷大变到只有几十欧姆.可以这么说,输入端的驱动电流决定输出端的导通电阻.但一般当驱动电流大于5mA后输出端的导通电阻基本上已经达到饱和，所以一般都是根据不同的驱动电压通过调整限流电阻的阻值将驱动电流控制在5mA左右。普通光耦输出端的带负载能力一般在100mA左右。1、要是发光管没有电流，那么光敏三极管处于截至状态;2、要是发光管有电流,那么根据电流传输比计算，三极管会流过一个电流；3、假设Ic=1mA;那么如果Vc/Rc=1mA,那么三极管基本上进入饱和导通状态;如果Vc/Rc=0.5mA，那么三极管肯定进入了饱和导通状态；如果Vc/Rc=2mA，那么三极管进入了放大状态；当然这是一个大体上的计算方法；还要考虑到Vce的值；但是因为同样的一种型号一个批次的光耦，它们的电流传输比离散性很大，所以大体上推算一下即可；实际上的光耦的上拉电阻的选值，要根据Ib、电流传输比、Vcc来大体上推算一下,然后根据工程情况而定；如果是传递开关量信号，那么，进入深度饱和就可以了；如果是要传送频率的信号，那么,要仔细的选择Ib和Rc，找到一个最合适的参数；光耦的电流传输比CTR,是指光耦输出电流与输入电流之比，也可以叫作光耦的放大倍数、或增益、或传输斜率。在实际测试中可以看到，CTR是随输入电流变化而变化的.即在输入电流较小至零输入时CTR比较小(死区），而输入电流很大时CTR也比较小（饱和区)，只有在中间相当一段区域CTR随输入电流变化几乎是不变的（线性区）。这中间一段区域的CTR,一般正是手册上给出的CTR，比如你说的80%等，这段区域也正是我们要用于作线性传递的工作区.因各种型号的光耦的设计参数不同，其线性工作区的电流是各不相同的，设计时可以查阅相应的DATASHEET及 给出的CTR曲线图.另外说明一点，设计时光耦的最大平均输入电流不要超过给定的IF额定电流值（可靠性考虑)；当然，光耦的最小平均输入电流最好也不要落到CTR曲线图给出的非线性区.光耦输出电压Uo的公式为：Uo = CTR * Ii Ro式中:Ii为光耦的输入电流；Ro为光耦的负载电阻.从式中可以看到，(在同一个负载电阻Ro下)当光耦输入电流Ii选取很小时，光耦电流传输比CTR会变小（接近死区),光耦输出电压变小，导致非线性发生。所以,只有选取光耦输入电流在合理的范围内，使得光耦电流传输比CTR为常数，这时光耦输出电压表达式才是线性的，可以满足线性传递要求。