光耦隔离器的运用
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光耦典型应用光耦是一种将输入端和输出端通过光线隔离的电子器件,由发光二极管和光敏三极管组成。
它的主要作用是将电路之间的信号隔离开,以保证电路的稳定性和安全性。
光耦在许多电子设备中都有广泛的应用,下面将介绍几个光耦的典型应用。
1. 电力系统中的光耦应用在电力系统中,光耦被用于隔离输入信号和输出信号,以保护设备和人员的安全。
例如,在测量电流时,我们可以通过光耦将电流信号从高压侧隔离开,然后通过光信号传输到低压侧进行测量。
这样可以避免高压对低压测量设备的破坏,提高了电力系统的可靠性和安全性。
2. 数字电路中的光耦应用在数字电路中,光耦可以用于隔离输入和输出信号,以防止信号干扰和电路噪声。
例如,在计算机的串口通信中,我们可以使用光耦将计算机的串口信号隔离开,然后通过光信号传输到外部设备,以保证数据传输的稳定性和可靠性。
3. 自动控制系统中的光耦应用在自动控制系统中,光耦常用于隔离控制信号和执行信号,以防止信号干扰和电路故障。
例如,在自动化生产线中,我们可以使用光耦将控制信号从控制器隔离开,然后通过光信号传输到执行器,以实现自动化控制。
这样可以提高生产效率和产品质量,减少人为操作的错误。
4. 医疗设备中的光耦应用在医疗设备中,光耦被广泛应用于隔离传感器信号和控制信号,以保证医疗设备的安全性和可靠性。
例如,在心电图监测仪中,我们可以使用光耦将心电信号从患者隔离开,然后通过光信号传输到监测仪,以避免电流对患者的伤害和干扰。
这样可以确保医疗设备的准确性和稳定性,提高医疗服务的质量。
光耦作为一种重要的电子器件,在许多领域都有广泛的应用。
它通过光信号隔离输入和输出信号,保证了电路的稳定性和安全性。
在电力系统、数字电路、自动控制系统和医疗设备等领域,光耦都发挥着重要的作用。
随着科技的不断发展,光耦的应用也将不断拓展,为各个领域的电子设备带来更多的便利和安全性。
光电耦合器是一种将光信号转换成电信号或者将电信号转换成光信号的器件。
它由发光二极管(LED)和光敏二极管(光电二极管)组成,可以将一个电路中的电信号隔离开来,在不同电路之间传递信号。
光电耦合器的主要用途如下:
1. 隔离信号:当需要在两个电路之间传输信号时,为了避免电路之间相互干扰,使用光电耦合器将信号进行隔离,可以有效地避免信号噪声和电磁干扰。
2. 传输信号:当需要在两个电路之间传输信号时,使用光电耦合器将电信号转换成光信号,然后再在另一个电路中将光信号转换成电信号,从而完成信号传输,这种方法可以减少信号损耗和传输误差。
3. 调节电平:光电耦合器也可以用来调节电平。
例如,当输出信号的电平高于输入信号电路的工作电平时,可以使用光电耦合器将输出信号转换成光信号,然后在另一个电路中将光信号转换成所需的电信号。
4. 触发器:光电耦合器也可以用作触发器。
当需要在一个电路中检测另一个电路的信号时,通过使用光电耦合器将信号转换成光信号,然后再在触发器电路中将光信号转换成电信号,就可以完成触发器的
功能。
总之,光电耦合器在电子设备中有着广泛的应用。
例如在电源、控制系统、通信等领域中均有应用。
光耦典型应用光耦典型应用概述光耦(OptoCoupler),也称为光电耦合器或光隔离器,是一种能够通过光信号传递电信号的电子元件。
光耦的基本原理是利用光敏传感器(光电二极管或光敏电阻等)和光控开关(光敏晶体管或光控可控硅等)的组合,将输入端和输出端用光学隔离的方式进行电信号的转换和传递。
应用示例1.电气安全隔离:光耦常用于电气设备中,以实现输入和输出之间的隔离。
例如,将微控制器的输出信号通过光耦传递到高压设备的输入端,可避免因电气干扰等问题而导致设备损坏。
2.模拟隔离:光耦可以实现模拟信号的隔离和传递,在高噪声环境下,通过光电耦合器将信号转换成光信号传递,能有效减小噪声对信号的影响。
3.开关控制:由于光耦具有隔离性能,在一些需要隔离的场合,如高压开关控制、继电器驱动等方面,光耦可以作为信号的转换器,实现安全可靠的开关控制。
4.距离传输:光耦的输出信号可以通过光纤等光学传输介质传输到较远的位置。
因此,在需要远距离传输信号的场合,光耦是一种理想的传输方式。
5.传感器隔离:光耦常被用于传感器隔离电路中,例如光电耦合器能将传感器测量的模拟信号隔离传输,以减少传感器自身电磁干扰或外界干扰对信号的影响。
以上仅是光耦的一些典型应用示例,可以看出光耦作为一种电信号与光信号之间的转换器,在电子电路和通讯领域中起到了重要作用,并且具有良好的隔离和抗干扰性能。
6.医疗设备:在医疗设备中,光耦也被广泛应用。
例如,用于隔离医疗设备中的高电压部分和低电压部分,以保护患者和操作人员的安全。
7.电力电子:在电力电子领域,光耦被用于隔离控制信号和强电信号,以保护电子元件和系统的安全运行。
8.计算机网络:在计算机网络中,光耦也扮演着重要的角色。
例如,用于网络设备之间的隔离和信号传输,保证网络的安全和稳定性。
9.工业自动化:在工业自动化领域,光耦用于实现信号的隔离和传输,以确保设备之间的稳定通信和安全操作。
10.汽车电子:在汽车电子领域,光耦可以用于控制信号的隔离和传输,以保证汽车电子系统的可靠性和安全性。
光耦的使用方法有哪些光耦是一种将输入光信号转换为输出电信号的器件,通常由发光二极管(LED)和光敏二极管(光电晶体管)构成。
光耦广泛应用于电子电路中,用于实现输入和输出之间的电气隔离,提高系统的稳定性和安全性。
以下是光耦的使用方法及其在电路中的应用:1. 光耦的基本原理光耦的工作原理是利用发光二极管产生的光信号激发光敏二极管,从而在光敏二极管中产生电信号。
通过控制输入光信号的强弱,可以在输出端获得相应的电信号,实现电气隔离的功能。
2. 使用光耦实现电气隔离在一些需要隔离输入和输出信号的电路中,可以使用光耦来进行电气隔离。
例如,在控制系统中,可以使用光耦将控制信号与执行部分隔离,以避免干扰和提高系统的稳定性。
3. 光耦的应用于继电器驱动光耦常用于继电器的驱动电路中,通过光耦隔离输入信号与继电器的控制端,可以实现对继电器的远程控制。
这种应用方式能够有效减少电气干扰,提高系统的可靠性。
4. 光耦的应用于开关控制在一些需要隔离输入信号与开关控制电路的应用中,可以使用光耦来实现隔离。
通过光耦输出的电信号来控制开关电路,同时保证输入信号与开关电路之间的电气隔离,确保系统安全稳定运行。
5. 使用光耦进行信号隔离与传输光耦还常用于信号隔离与传输的应用场景中。
例如,将传感器反馈的信号通过光耦隔离传输到主控制器,可以确保传感器信号不会影响到主控制器的正常运行,提高系统的可靠性。
6. 小结总的来说,光耦作为一种用于实现电气隔离的器件,在电子电路中有着广泛的应用。
通过合理地设计和使用光耦,可以实现输入输出信号的隔离,提高系统的稳定性和安全性,是电子电路设计中常用的重要元件之一。
光耦控制继电器的几种方式
控制继电器的几种方式可以包括使用光耦隔离器。
光耦隔离器是一种电子元件,用于隔离输入和输出信号,保护控制电路不受高电压或高电流的影响。
光耦隔离器通常由发光二极管(LED)和光敏三极管(光电晶体管)组成,通过光的作用来实现输入和输出之间的电气隔离。
第一种方式是使用光耦隔离器的基本原理,通过输入端的光信号控制输出端的继电器。
当输入端施加电压时,光耦隔离器中的LED会发光,光信号被光敏三极管接收并转换为电信号,进而控制继电器的触点闭合或断开,实现对电路的控制。
第二种方式是利用光耦隔离器的开关特性,将其作为继电器控制电路的输入端。
通过在光耦隔离器的输入端接入外部控制信号,当输入信号发生变化时,光耦隔离器的输出端会相应地控制继电器的动作,从而实现对电路的开关控制。
第三种方式是结合光耦隔离器和其他电子元件,如可编程逻辑控制器(PLC)或微控制器,实现对继电器的精确控制。
通过将光耦隔离器与PLC或微控制器连接,可以实现对继电器的定时控制、逻
辑控制或远程控制,从而满足复杂控制系统的需求。
总的来说,光耦控制继电器的几种方式包括基本的光耦隔离器原理控制、利用光耦隔离器的开关特性以及结合其他电子元件实现精确控制。
这些方式在工业自动化、电力控制、仪器仪表等领域都有着广泛的应用。
希望这些信息能够对你有所帮助。
光耦隔离器光电隔离器2022-02-1120:44:42 |分类:默认分类|标签:|字体大小,中小型订阅光耦的定义耦合器(opticalcoupler,英文缩写为oc)亦称光电隔离器,简称光耦,是开关电源电路中常用的器件。
光耦的作用由于光耦种类繁多,结构独特,优点突出,广泛应用于以下场合:(1)在逻辑电路上的应用由于光耦合器的抗干扰性能和隔离性能优于晶体管,因此光耦合器可以形成各种逻辑电路此,由它构成的逻辑电路更可靠。
(2)固态开关的应用在开关电路中,往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离,对于一般的电子开关来说是这很难做到,但使用光耦很容易做到。
(3)在触发电路上的应用在双稳态输出电路中使用光耦时,由于发光二极管可以分别串联到两个管的发射极电路中,因此可以有效地使用光耦地解决输出与负载隔离地问题。
(4)在脉冲放大电路中的应用光耦合器用于数字电路中放大脉冲信号。
(5)在线性电路上的应用线性光耦合器用于线性电路中,具有高线性度和良好的接地电气隔离性能。
(6)特殊场合的应用光耦还可用于高压控制、更换变压器、更换触点继电器和a/D电路。
线性光耦合器的选取原则在设计光耦反馈开关电源时,必须正确选择线性光耦的型号和参数。
遴选原则如下:① 光耦电流传输比(CTR)的允许范围为50%~200%。
这是因为当CTR小于50%时,光耦中的LED需要大的工作电流(如果大于5.0mA),才能正常控制单片开关电源IC的占空比,这将增加光耦的功耗。
当CTR>200%时,单片机开关电源可能在启动电路中误触发,或负载突然变化时触发,影响正电压常输出。
② 推荐使用线性光耦,其特点是CTR值在一定范围内线性调整。
号(高、低电平),因此不推荐用在开关电源中。
3线性光耦合器的应用实例多路输出式电源变换器电路如图3所示。
其输入电压为36v到90v的准方波电压,三路输出分别为:uo1=+5v(2a),uo2=+15v(0.17a),uo3=-15v(0.17a)。
光耦隔离电路的作用
光耦隔离电路是一种常用的电子电路,其主要作用是实现电气信号的隔离和传输。
它由发光二极管(LED)和光敏三极管(光电晶体管或光敏二极管)组成,通过光的作用来实现输入和输出之间的电气隔离。
以下是光耦隔离电路的主要作用和优势:
1.电气隔离:光耦隔离电路可以将输入端和输出端完全隔离开来,消除了它们之间的直接电气连接。
这种隔离可以防止输入端的电流、电压或噪声对输出端产生干扰,从而提高了电路的稳定性和可靠性。
2.传输信号:光耦隔离电路通过光信号的传输来实现输入端和输出端之间的信号传输。
输入端的电信号被转换成光信号,然后通过光纤或空气传输到输出端,最后再由光敏三极管接收并转换回电信号。
这种光传输的方式可以避免由于电气噪声或干扰引起的信号失真。
3.安全保护:由于输入端和输出端之间存在电气隔离,光耦隔离电路可以在一定程度上保护电路的输入端和输出端不受到高电压、高电流等危险信号的侵害,提高了电路的安全性。
4.波形整形:光耦隔离电路可以实现对输入信号的波形整形,通过LED的驱动电路控制LED的亮度,可以实现对输出信号的幅度和波形进行调节和整形,从而实现对信号的处理和增强。
5.电气隔离效果好:光耦隔离电路具有较好的电气隔离效果,可以在输入端和输出端之间实现高达几千伏的电气隔离,能够有效地防止高压、高频等电气信号的传导和干扰。
综上所述,光耦隔离电路在工业控制、通信设备、医疗器械等领域得到了广泛应用,它具有电气隔离、信号传输、安全保护等多种作
用,能够有效地提高电路的稳定性、可靠性和安全性。
光电耦合器用途光电耦合器(Optocoupler)是一种可以将光信号和电信号进行转换的电子器件。
它由光电二极管和光敏三极管组成,内部用光电转换材料将输入光信号转换为电信号输出。
光电耦合器广泛应用于电气系统中,具有多种重要用途。
1. 隔离信号光电耦合器的主要作用是实现信号的隔离。
在一些特殊的应用场景中,需要将电路系统的输入与输出隔离开来,以确保安全性和稳定性。
光电耦合器通过接收输入信号并将其转换为光信号,然后通过光敏三极管将光信号转换回电信号输出,从而实现了输入与输出之间的电气隔离。
2. 抑制干扰在电气系统中,信号之间常常会发生相互干扰的现象。
光电耦合器具有良好的高频隔离特性,可以有效抑制电气干扰信号的传递。
通过使用光电耦合器,可以提高系统的信号质量,减少对其他电路的干扰,增强系统的稳定性和可靠性。
3. 开关控制光电耦合器也被广泛应用于开关控制领域。
在一些需要控制电路的应用场景中,如遥控开关、自动控制系统等,光电耦合器可以将光信号转换为电信号来实现对电路的开关控制。
通过控制输入端的光信号,可以实现对输出端的电路开关进行控制,从而达到灵活控制电气系统的目的。
4. 传感器信号转换光电耦合器还常常用于传感器信号的转换。
传感器通常会输出微弱的电信号,为了能够更好地利用这些信号,常需要将其放大或转换为其他形式的信号。
光电耦合器可以将传感器的电信号转换为光信号输出,再通过光敏三极管将光信号转换为电信号。
这样可以增强传感器的信号质量,提高其抗干扰能力,以及适应更广泛的应用需求。
5. 隔离通讯在通讯领域,光电耦合器被广泛用于隔离和转换通讯信号。
随着信息技术的发展,通讯系统的频率和速度不断提高,同时也对信号的稳定性和抗干扰性提出了更高的要求。
光电耦合器能够实现高速数据传输和信号隔离,减少干扰和损耗,提高通讯质量和可靠性。
综上所述,光电耦合器具有多种重要用途。
它可以实现信号的隔离和抑制干扰,用于开关控制和传感器信号转换,以及在通讯领域中实现隔离通讯等。
光耦隔离应用电路一、光耦隔离技术概述光耦隔离技术是一种利用光信号传输实现电路隔离的方法,广泛应用于各种电子设备和系统中。
光耦(Photo Coupler)是一种特殊的半导体器件,它能够实现电信号和光信号之间的相互转换。
在光耦隔离电路中,电信号通过光耦中的发光二极管转换为光信号,经过光导纤维传输到接收端的光敏三极管,再由光敏三极管转换为电信号。
由于光信号在传输过程中不受到电路中电磁干扰的影响,因此光耦隔离电路具有很好的抗干扰能力和电气隔离能力。
二、光耦隔离应用电路的种类根据不同的应用需求,光耦隔离电路有多种不同的种类。
以下是几种常见的光耦隔离应用电路:1.输入输出隔离电路:这种电路主要用于将输入信号和输出信号进行隔离,以避免两者之间的相互干扰。
例如,在计算机控制系统中,常常需要将微处理器的输出信号隔离后传输给执行机构,以避免微处理器的输出信号对执行机构产生干扰。
2.电源隔离电路:这种电路主要用于将输入电源和输出电源进行隔离,以避免两者之间的电气连接和相互干扰。
例如,在一些电子设备中,需要将输入的交流电源与内部的直流电源进行隔离,以保证设备的稳定性和安全性。
3.通讯隔离电路:这种电路主要用于将不同设备或模块之间的通讯信号进行隔离,以避免通讯信号之间的相互干扰。
例如,在一些工业控制系统中,需要将PLC与传感器或执行器之间的通讯信号进行隔离,以保证系统的稳定性和可靠性。
三、光耦隔离应用电路的设计要点设计光耦隔离应用电路时,需要考虑以下几个要点:1.电压和电流容量:根据实际应用需求,选择适当电压和电流容量的光耦器件。
确保所选器件能够承受传输信号的电压和电流值,以保证电路的正常工作和安全性。
2.传输速率:光耦器件的传输速率对于信号质量和系统性能有很大影响。
在设计时需要考虑信号的传输速率要求,选择适当传输速率的器件,以保证信号的完整性和实时性。
3.光学特性:光耦器件的光学特性包括光谱响应、光照灵敏度、正向电压等。
光耦隔离的作用及其原理光耦隔离是一种常用的电气隔离技术,它可以有效地隔离电路之间的电气信号,防止电路之间的干扰和噪声。
在现代电子技术中,光耦隔离被广泛应用于各种电子设备和系统中,例如电源、通信、控制系统等。
本文将介绍光耦隔离的作用及其原理,并探讨其在电子技术中的应用。
一、光耦隔离的作用电路之间的干扰和噪声是电子设备和系统中常见的问题。
这些干扰和噪声可能来自于电源、外部环境、电路布局等因素,它们会影响电路的正常运行,甚至导致电路故障。
为了解决这些问题,人们发明了光耦隔离技术,它可以将电路之间的信号隔离开来,从而防止干扰和噪声的传递。
光耦隔离的作用可以概括为以下几个方面:1. 隔离电路之间的电气信号,防止信号干扰和噪声的传递。
2. 提高电路的安全性,防止电路之间的电气冲击和电压浪涌。
3. 改善电路的性能,提高电路的稳定性和可靠性。
4. 方便电路的设计和维护,减少电路的复杂度和成本。
二、光耦隔离的原理光耦隔离是一种基于光电效应的隔离技术。
它利用了光电二极管和发光二极管之间的光电转换作用,将电气信号转换成光信号,再从光纤或光耦合器中传输到另一个电路中,最后再将光信号转换成电信号。
这样,就可以实现电路之间的隔离和信号传输。
光耦隔离的原理可以分为两个部分:光电转换和光信号传输。
1. 光电转换光电转换是将电气信号转换成光信号的过程。
这个过程是通过光电二极管和发光二极管实现的。
当电气信号作用于光电二极管时,它会激发光电二极管中的电子,使其跃迁到导带中,从而产生电流。
这个电流会驱动发光二极管发出光信号。
因此,光电二极管和发光二极管之间的电气信号就被转换成了光信号。
2. 光信号传输光信号传输是将光信号从一个电路传输到另一个电路的过程。
这个过程是通过光纤或光耦合器实现的。
当光信号进入光纤或光耦合器时,它会被传输到另一个电路中。
在另一个电路中,光信号会被光电二极管接收,并转换成电信号。
这样,信号就从一个电路传输到了另一个电路。
开关电源中光耦隔离的几种典型接法对比
在一般的隔离电源中,光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。
但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别,目前尚未见到比较深入的研究。
而且在很多场合下,由于对光耦的工作原理理解不够深入,光耦接法混乱,往往导致电路不能正常工作。
本研究将详细分析光耦工作原理,并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。
1 常见的几种连接方式及其工作原理
常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。
这里以TLP521为例,介绍这类光耦的特性。
TLP521的原边相当于一个发光二极管,原边电流If越大,光强越强,副边三极管的电流Ic越大。
副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数,该系数随温度变化而变化,且受温度影响较大。
作反馈用的光耦正是利用“原边电流变化将导致副边电流变化”来实现反馈,因此在环境温度变化剧烈的场合,由于放大系数的温漂比较大,应尽量不通过光耦实现反馈。
此外,使用这类光耦必须注意设计外围参数,使其工作在比较宽的线性带内,否则电路对运行参数的敏感度太强,不利于电路的稳定工作。
通常选择TL431结合TLP521进行反馈。
这时,TL431的工作原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压误差放大器,所以在其1脚与3脚之间,要接补偿网络。
常见的光耦反馈第1种接法,如图1所示。
图中,Vo为输出电压,Vd为芯片的供电电压。
com信号接芯片的误差放大器输出脚,或者把PWM 芯片(如UC3525)的内部电压误差放大器接成同相放大器形式,com信号则接到其对应的同相端引脚。
注意左边的地为输出电压地,右边的地为芯片供电电压地,两者之间用光耦隔离。
图1所示接法的工作原理如下:当输出电压升高时,TL431的1脚(相当于电压误差放大器的反向输入端)电压上升,3脚(相当于电压误差放大器的输出脚) 电压下降,光耦TLP521的原边电流If增大,光耦的另一端输出电流Ic增大,电阻R4上的电压降增大,com引脚电压下降,占空比减小,输出电压减小;反之,当输出电压降低时,调节过程类似。
常见的第2种接法,如图2所示。
与第1种接法不同的是,该接法中光耦的第4脚直接接到芯片的误差放大器输出端,而芯片内部的电压误差放大器必须接成同相端电位高于反相端电位的形式,利用运放的一种特性——当运放输出电流过大(超过运放电流输出能力)时,运放的输出电压值将下降,输出电流越大,输出电压下降越多。
因此,采用这种接法的电路,一定要把PWM 芯片的误差放大器的两个输入引脚接到固定电位上,且必须是同向端电位高于反向端电位,使误差放大器初始输出电压为高。
图2所示接法的工作原理是:当输出电压升高时,原边电流If增大,输出电流Ic增大,由于Ic已经超过了电压误差放大器的电流输出能力,com脚电压下降,占空比减小,输出电压减小;反之,当输出电压下降时,调节过程类似。
常见的第3种接法,如图3所示。
与图1基本相似,不同之处在于图3中多了一个电阻R6,该电阻的作用是对TL431额外注入一个电流,避免TL431因注入电流过小而不能正常工作。
实际上如适当选取电阻值R3,电阻R6可以省略。
调节过程基本上同图1接法一致。
常见的第4种接法,如图4所示。
该接法与第2种接法类似,区别在于com 端与光耦第4脚之间多接了一个电阻R4,其作用与第3种接法中的R6一致,其工作原理基本同接法2。
2 各种接法的比较
在比较之前,需要对实际的光耦TLP521的几个特性曲线作一下分析。
首先是Ic-Vce曲线,如图5,图6所示。
由图5、图6可知,当If小于5 mA时,If的微小变化都将引起Ic与Vce 的剧烈变化,光耦的输出特性曲线平缓。
这时如果将光耦作为电源反馈网络的一部分,其传递函数增益非常大。
对于整个系统来说,一个非常高的增益容易引起系统不稳定,所以将光耦的静态工作点设置在电流If小于5 mA是不恰当的,设置为5~10 mA较恰当。
此外,还需要分析光耦的Ic-If曲线,如图7所示。
由图7可以看出,在电流If小于10 mA 时,Ic-If基本不变,而在电流If 大于10 mA之后,光耦开始趋向饱和,Ic-If的值随着If的增大而减小。
对于一个电源系统来说,如果环路的增益是变化的,则将可能导致不稳定,所以将静态工作点设置在If过大处(从而输出特性容易饱和),也是不合理的。
需要说明的是,Ic-If曲线是随温度变化的,但是温度变化所影响的是在某一固定If值下的Ic值,对Ic-If比值基本无影响,曲线形状仍然同图7,只是温度升高,曲线整体下移,这个特性从Ic-Ta曲线(如图8所示)中可以看出。
由图8可以看出,在If大于5 mA时,Ic-Ta曲线基本上是互相平行的。
根据上述分析,以下针对不同的典型接法,对比其特性以及适用范围。
本研究以实际的隔离半桥辅助电源及反激式电源为例说明。
第1种接法中,接到电压误差放大器输出端的电压是外部电压经电阻R4降压之后得到,不受电压误差放大器电流输出能力影响,光耦的工作点选取可以通过其外接电阻随意调节。
按照前面的分析,令电流If的静态工作点值大约为10 mA,对应的光耦工作温度在0~100℃变化,值在20~15 mA之间。
一般PWM芯片的三角波幅值大小不超过3 V,由此选定电阻R4的大小为670Ω,并同时确定TL431的3脚电压的静态工作点值为12 V,那么可以选定电阻R3的值为560Ω。
电阻R1与R2的值容易选取,这里取为27 k与4.7 k。
电阻R5与电容C1为PI补偿,这里取为3 k与10 nF。
实验中,半桥辅助电源输出负载为控制板上的各类控制芯片,加上多路输出中各路的死负载,最后的实际功率大约为30 w。
实际测得的光耦4脚电压(此电压与芯片三角波相比较,从而决定驱动占空比)波形,如图9所示。
对应的驱动信号波形,如图10所示。
图10的驱动波形有负电压部分,是由于上、下管的驱动绕在一个驱动磁环上的缘故。
可以看出,驱动信号的占空比比较大,大约为0.7。
对于第2种接法,一般芯片内部的电压误差放大器,其最大电流输出能力为3 mA左右,超过这个电流值,误差放大器输出的最高电压将下降。
所以,该接法中,如果电源稳态占空比较大,那么电流Ic比较小,其值可能仅略大于3 mA,对应图7,Ib为2 mA左右。
由图6可知,Ib值较小时,微小的Ib变化将引起Ic剧烈变化,光耦的增益非常大,这将导致闭环网络不容易稳定。
而如果电源稳态占空比比较小,光耦的4脚电压比较小,对应电压误差放大器的输出电流较大,也就是Ic比较大(远大于3 mA),则对应的Ib也比较大,同样对应于图6,当Ib值较大时,对应的光耦增益比较适中,闭环网络比较容易稳定。
同样,对于上面的半桥辅助电源电路,用接法2代替接法1,闭环不稳定,用示波器观察光耦4脚电压波形,有明显的振荡。
光耦的4脚输出电压(对应于UC3525的误差放大器输出脚电压),波形如图11所示,可发现明显的振荡。
这是由于这个半桥电源稳态占空比比较大,按接法2则光耦增益大,系统不稳定而出现振荡。
实际上,第2种接法在反激电路中比较常见,这是由于反激电路一般都出于效率考虑,电路通常工作于断续模式,驱动占空比比较小,对应光耦电流Ic 比较大,参考以上分析可知,闭环环路也比较容易稳定。
以下是另外一个实验反激电路,工作在断续模式,实际测得其光耦4脚电压波形,如图12所示。
实际测得的驱动信号波形,如图13所示,占空比约为0.2。
因此,在光耦反馈设计中,除了要根据光耦的特性参数来设置其外围参数外,还应该知道,不同占空比下对反馈方式的选取也是有限制的。
反馈方式1、3适用于任何占空比情况,而反馈方式2、4比较适合于在占空比比较小的场合使用。
3 结束语
本研究列举了4种典型光耦反馈接法,分析了各种接法下光耦反馈的原理以及各种限制因素,对比了各种接法的不同点。
通过实际半桥和反激电路测试,验证了电路工作的占空比对反馈方式选取的限制。
最后对光耦反馈进行总结,对今后的光耦反馈设计具有一定的参考价值。