线性光耦合器的典型产品及主要参数见表1,这些光耦均以光敏三极管作为接收管。
在开关电源的隔离中,以及设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数, 除了必须遵循普通光耦的选取原则外,还必须遵循下列原则:
1、光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%~200%。这是因为当CTR<50%时,光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF>5.0mA),才能正常控制单片开关电源IC的占空比,这会增大光耦的功耗。若CTR>200%,在启动电路或者当负载发生突变时,有可能将单片开关电源误触发,影响正常输出。
2、若用放大器电路去驱动光电耦合器,必须精心设计,保证它能够补偿耦合器的温度不稳定性和漂移。
3、推荐采用线性光耦合器,其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。
上述使用的光电耦合器时工作在线性方式下,在光电耦合器的输入端加控制电压,在输出端会成比例地产生一个用于进一步控制下一级电路的电压,是单片机进行闭环调节控制,对电源输出起到稳压的作用。
开关电源中光电耦合器电路的设计
图2 光电耦合器在数字式开关电源中的应用
在图2的开关电源中我们采用的电压环进行闭环调节实现输出电压的稳定输出,选用NEC公司的PS2501光电耦合器作为输入采样、反馈信号、输出驱动与单片机之间隔离器件,一方面光电耦合器可以起到隔离两个系统地线的作用,使两个系统的电源相互独立,消除地电位不同所产生的影响。另一方面,光电耦合器的发光二极管是电流驱动器件,可以形成电流环路的传送形式,电流环路是低阻抗电路,对噪音的敏感度低,提高了系统的抗干扰能力,起到了电磁兼容和隔离抗干扰的作用,不会因为电路中的高频电流的电磁干扰对单片机产生干扰,同时消除了电磁干扰而引起开关管误触发造成的损坏,而且线性度也比较好。所以在图2中,单片机与模拟电路分别使用相互独立的电源,COM1与COM2是两个不同的电源地,以消除模拟电路对单片机的干扰。
TL431是一个基准电压稳压器电路,它可以作为低温度系数的可编程参考放大器使用,允许灌入电流大100mA。在TL431内部是一个2.5V的基准电压,因而它的参考端输入电压可由直流输出电压的分压来提供,可使它呈现优良的工作状态。它具有很低的输出噪声和仅为50ppm/C的温度系数。用来作参考基准电源十分理想。在图2中电阻R11和电容C6组成的阻容网络在实际应用电路中是必不可少的,它主要用于品率补偿。
为了彻底阻断干扰信号进入系统,不仅信号通路要隔离,而且输入或输出电路与系统的电源也要隔离,即这些电路分别使用相互独立的隔离电源。对于共模干扰,采用隔离威廉希尔官方网站 ,即利用变压器或线性光电耦合器,将输入地与输出地断开,使干扰没有回路而被抑制。在开关电源中,光电耦合器是一个是非重要的外围器件,设计者可以充分的利用它的输入输出隔离作用对单片机进行抗干扰设计,并对变换器进行闭环稳压调节。