光耦的工作原理及应用

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一、光耦的内部原理

如上图所示，光耦是由一个LED和一个光敏三极管组成。当LED发亮时，光敏三极管也导通（基极不引出）。

二、光耦的工作条件。

以TLP521例。参考手册，可以得知其推荐的工作条件。如下图所示。

其中IF是指LED的工作电流，IC是光敏三极管的集电极电流，VCC是光敏三极管的电源电压。

24V / 1500R = 16mA , 5V / 5000R = 1mA，IF和IC满足推荐的工作条件。

三、光耦的传输速率。

由上图所示，在VCC=5V，RL=1.9K，IF=16mA时，TLP521的传输速率=2us+15us+25us=42us=23.8KHz。

也就是说，光耦的传输速率取决到工作条件和负载。需要参考图表。

虽然可以由图表得知光耦的传输速率，但是推荐用信号发生器和示波器测出来，这样能观察到波形是否正常。

四、光耦的隔离参数。

由上图所示，LED和光敏三极管之间存在寄生电容，在Vs=0,f=1MHz测得为0.8pF，Vs为LED和光敏三极管之间的电压，f为LED的通断频率。

在湿度低于60%时，Vs=500V，LED和光敏三极管之间的隔离电阻为10的11次方欧姆。

隔离电压：交流有效值为2500V能隔离1分钟。

五、光耦的封装。

由上图所示，TLP521宽度为6.4mm，此宽度能决定电气间隙和爬电距离，一般来说，越宽越好。

六、光耦的PCB走线。

如上图所示，光耦底部不走线，不铺铜，这样可以达到最佳的隔离效果。

七、光耦的保护。

如上图所示，LED的反向击穿电压VR=5V。

如上图所示，在LED两端并联一个TVS管，既可以防止负压过来，导致LED反向击穿，又可以防止高压进来，导致正向电流过大。但是在高速传输时，需要考虑TVS管的结电容。

八、电流传输比。

电流传输比也叫CTR，在一定的工作条件下，CTR是常数，那么光耦工作在线性区，否则是非线性区。

线性光耦较贵，可用于带隔离的反馈回路，比如：开关电源等。

九、其它问题。

1、假如光耦两侧共用一个电源，是否起到隔离作用？

只起到IO口隔离，但是电源没有隔离。也就是说隔离的作用变得非常小，此用法适用于电平转换。

2、推荐个高速光耦。

6N136、6N137能达到1MBit/s。

3、推荐个宽体封装的电耦。