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光電耦合器的轉換效率即(CTR)

2012年07月02日 14:00 http://www.tosharp.cn/ainfo.as 作者:潮光光耦網 用戶評論(0

1.電流傳輸率(CTR)

電流傳輸率(CTR)是一個類似晶體管DC電流增益比(hFE)的參數,并且以百分比的形式表示輸出電流(IC)和輸入電流(IF)之間的比值。
CTR(%)=(IC/IF) x 100

CTR具有下面的特性,因而光耦合器相互間的隔離程度特征是重要的。

因此在設計時必須特別注意CTR:如果設計時沒有給這些地方留有足夠空間的話,輸出可能會太小,從而導致失效。

取決于輸入到LED的電流(IF)

受室溫的影響。

它隨工作時間(年齡)而改變

因而,有交流電流輸入能力的光耦合器在輸入端有兩個LED(光發射二極管),所以每個LED都存在CTR值。
如果具有相同正負電流值IF輸入,對于每個IC極性輸出電流值F將有差異的,所以在這些點上必須小心。

i. CTR取決于LED的輸入電流(IF)

CTR依靠LED輸入的電流(IF),因此如圖1所示,當輸入電流增大和減少時,CTR會從最高點下降。

圖1. 依靠I的CTR示例F


特別重要的是,CTR vs.輸入電流的正向和反向曲線在小電流區域(大約在 IF= 1 mA)和大電流區域(大約在 IF= 20 mA)內的斜率不同。
換句話說,由于輸出電流IF實際上小于IC在小電流區域內的減少值,所以F的值應設計得比所需值要大。
相反,在大電流區域,即使電流IC值增加,輸出電流IF不能達到所期望的電流值,因此電流IC的值應設計低于你的期望值。
ii.取決于溫度的CTR

LED發光效率有一個負溫度系數,反之晶體管的hFE有一個正溫度系數。因此,取決于溫度的CTR是這兩個參數的組合。
如圖2所示,取決于溫度的CTR通常由上面兩個溫度系數合成所實現。
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圖2. 依靠溫度的CTR的機制


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圖3顯示了一個實際產品的示例。

圖3. CTR溫度特性的示例

iii.CTR在一段工作時間的變化

光耦合器的CTR主要基于下列因素。

CTR隨工作時間改變的主要原因是LED發光效率的下降。通常,LED輸入電流(IF)越大、環境溫度越高,那么CTR降低得越快。

LED的發光效率(發光二極管)

LED和光電晶體管之間的光耦合效率

光電晶體管的光電轉換效率和DC放大(hFE)

圖4顯示了在不同環境溫度下,關于轉換時間的估計曲線的示例。
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圖4. CTR變化的估計曲線的示例(典型值)

圖5顯示了在不同LED輸入電流(IF)和不同環境溫度(TA)下,光耦合器的預估壽命的示例。

圖5. 基于CTR的光耦合器的預估壽命的示例
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2.響應時間?

光耦合器的響應時間和晶體管類似,并表達如下。
tf// RLX hFEX CCB
RL:負載阻抗,hFE:DC放大,CCB:集電極和基極間的電容?

通過該公式,tf隨著負載電阻的增加而增加,如圖6所示,因此對于高速信號傳輸,負載電阻在允許的額定范圍內須設計得越小越好。

圖6. 響應時間vs. RL特性


然而,當負載阻抗為最小值時,晶體管可能不能完全開啟,并且輸出信號可能會變得不穩定除非輸入電流IF和輸出電流IC能充分滿足諸如CTR規格范圍,溫度特性和轉換時間等因素。?

以下介紹關于這些特性的一些示例。?

圖7. 顯示了不同環境溫度(TA)下的響應時間的示例。?

圖7. 響應時間vs. TA特性


?圖8 顯示了不同輸入電流(IF)下的響應時間的示例。?

圖8. 響應時間vs. IF特性
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圖9顯示了不同電源電流(VCC)下的響應時間的示例。

圖9. 響應時間vs. VCC特性


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( 發表人:灰色天空 )

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