在mcu系统中，很多地方都有使用到光耦！
但是光耦是做什么的？都有哪些具体的参数呢？

什么是光耦？

为什么要使用光耦？

发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏管转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了信号，又有隔离干扰的作用。

光耦爱坏吗？

只要光耦合器质量好，电路参数设计合理，一般故障少见。如果系统中出现异常，使输入、输出两侧的电位差超过光耦合器所能承受的电压，就会使之被击穿损坏。

光耦的参数都有哪些？是什么含义？

1、CTR：电流传输比
2、Isolation Voltage：隔离电压
3、Collector-Emitter Voltage：集电极－发射极电压

CTR：发光管的电流和光敏三极管的电流比的最小值
隔离电压：发光管和光敏三极管的隔离电压的最小值
集电极－发射极电压：集电极－发射极之间的耐压值的最小值

光耦什么时候导通？什么时候截至？

关于TLP521-1的光耦的导通的试验报告


要求：

3.5v～24v 认为是高电平，0v～1.5v认为是低电平

思路：

1、0v～1.5v认为是低电平，利用串接一个二极管1N4001的压降0.7V+光耦的LED的压降，吃掉1.4V左右；
2、24V是最高电压，不能在最高电压的时候，光耦通过的电流太大；所以选用2K的电阻；光耦工作在大概10mA的电流，可以保证稳定可靠工作n年以上；
3、3.5V以上是高电平，为了尽快进入光敏三极管的饱和区，要把光耦的光敏三极管的上拉电阻加大；因此选用10K；同时要考虑到ctr最小为50％；

电路：

1、发光管端：

实验室电源（0～24V）->2K->1N4001->TLP521-1(1)->TLP521-1(2)-gnd1

2、光敏三极管：

实验室电源（DC5V）->10K->TLP521-1(4)->TLP521-1(3)-gnd2

3、万用表

直流电压挡20V

万用表+-> TLP521-1(4)
万用表--> TLP521-1(3)


试验结果

输入电源 万用表电压(V)
1.3V 5
1.5V 4.8
1.7V 4.41
1.9V 3.58
2.1V 2.94
2.3V 1.8
2.5V 0.58
2.7V 0.2
2.9V 0.19
3.1V 0.17
3.3V 0.16
3.5V 0.16
5V 0.13
24V 0.06

思考题：光耦的CTR（电流传输比）是什么含义？

思考题：

1、光耦的CTR（电流传输比）是什么含义？
2、CTR与上拉电阻和光耦的光敏三极管之间与饱和导通或者截至之间的关系；

参考资料：TLP521-1的CTR为50％（最小值）；

光藕的电流传输比

其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即

K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%）,并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间）,但芯片的设计使得K1和K2相等。在后面可以看到,在合理的外围电路设计中,真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3,线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。
HCNR200和HCNR201的内部结构完全相同,差别在于一些指标上。相对于HCNR200,HCNR201提供更高的线性度。
采用HCNR200/201进行隔离的一些指标如下所示：
* 线性度：HCNR200：0.25%,HCNR201：0.05%;
* 线性系数K3：HCNR200：15%,HCNR201：5%;
* 温度系数： -65ppm/oC;
* 隔离电压：1414V;
* 信号带宽：直流到大于1MHz。
从上面可以看出,和普通光耦一样,线性光耦真正隔离的是电流,要想真正隔离电压,需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对HCNR200/201的典型电路进行分析,对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电压-电流转换进行推导与说明。
3. 典型电路分析
Agilent公司的HCNR200/201的手册上给出了多种实用电路,其中较为典型的一种如下图所示：

输入端电压为Vin,输出端电压为Vout,光耦保证的两个电流传递系数分别为K1、K2,显然,,和之间的关系取决于和之间的关系。将前级运放的电路提出来看,如下图所示：

设运放负端的电压为,运放输出端的电压为,在运放不饱和的情况下二者满足下面的关系：Vo=Voo-GVi(1)
其中是在运放输入差模为0时的输出电压,G为运放的增益,一般比较大。
忽略运放负端的输入电流,可以认为通过R1的电流为IP1,根据R1的欧姆定律得：

通过R3两端的电流为IF,根据欧姆定律得：

其中,为光耦2脚的电压,考虑到LED导通时的电压（）基本不变,这里的作为常数对待。
根据光耦的特性,即

    K1=IP1/IF  (4)
将和的表达式代入上式,可得：

上式经变形可得到：

将的表达式代入（3）式可得：

考虑到G特别大,则可以做以下近似：

这样,输出与输入电压的关系如下：