什么是光耦合器？它的工作原理和应用是什么？

光耦合器的基本参数

光电耦合器的内部结构由三个基本部分组成: 发光二极管光耦的工作原理，透光绝缘层和光电晶体管. 发光二极管发光，穿过绝缘层到达光电转换晶体管，并实现电流传输和隔离特性.

从上图可以看到，光耦合器的主要参数是:

1. 电流传输率CTR: 发光管电流与光电晶体管电流的最小比率；

2. 绝缘耐压（透光绝缘层）: 是指光电耦合器保护相关电路及其自身不受高压造成的物理损坏的能力；

3. LED驱动电流IF: 使用高效LED和高增益放大器可以降低驱动电流的IF. 同时，较小的IF电流可以减少系统的功耗并减少LED的衰减. 系统的长期可靠性；

4. 共模抑制比VCM: 指光耦合器每微秒的最大允许共模电压上升和下降速率. 该参数在工业电机应用中主要重要. 例如，当电动机启动或制动时，会带来很大的共模噪声.

光耦合器在开关电源中的应用

光耦合器的特点: 它具有信号单向传输，从而实现了输入端子与输出端子的电气隔离，即输出信号对输入端子无影响，抗干扰性强. 能力，稳定的工作特性，高可靠性，传输效率高等优点通常用于开关电源控制回路中.

光耦合器在开关电源中的典型应用原理: 从输出端子采样以获得误差信号，然后通过转换和隔离将该信号传输到输入端子IC的PWM控制器，并将PWM占空比调整为实现高精度的调节输出.

光耦合器和TL431的组合使用构成了实现稳压输出的最简单的开关电源控制环路（反馈环路）. 如图2所示，Vs是输出电压Vo的分压并提供给TL431误差放大器. 相端的采样类型. 采样信号Vs通过光耦二极管TL431和电阻R1转换为电流信号IF，然后传输到光耦输出端子以形成误差信号Vea，并将其与PWM控制器的三角波Vt进行比较获得矩形脉冲. （具有一定占空比的PWM信号Vb），然后调节功率级设备的导通和截止时间，以达到稳定输出的目的.

光耦合器和TL431反馈环路

反馈环路的稳定性对于开关电源非常重要. 如果相位裕度和增益裕度不足，则电源的动态特性将恶化或直接导致输出振荡，从而损坏或缩短产品. 使用寿命.

在设计开关电源控制回路时，必须充分考虑反馈回路的稳定性，使其具有负反馈特性: 为了使产品在最恶劣的条件下工作并仍保持稳定性，理论上需要至少45°的相位裕度.

图2中红色框中的设备元素构成了具有类型2补偿的反馈环路. TL431是用于开关电源次级反馈的最常用的参考和误差放大器设备，其不同的供电方式对其传递函数有很大的影响. 在研发和设计阶段，工程师通常使用环路测试仪来调试环路的稳定性光耦的工作原理，缩短产品开发周期，并提高产品的稳定性和可靠性.

光耦合器选择要点

光耦合器在开关电源中的应用主要是为了在主输入和副输出之间提供电气隔离以及与TL431结合的反馈控制环路，因此在电路设计中必须遵循以下原则:

1. 根据产品输入输出之间的绝缘耐压，选择符合有关绝缘击穿电压标准的光耦；

2. 电流传输率（CTR）的理想范围是50％至200％. 这是因为，当CTR太小时，光耦合器中的LED需要较大的工作电流，这会增加光耦合器的功耗. 当点击率过大时，可能会在电路启动或负载突然变化时影响正常输出；

3. 线性光电耦合器是首选，因为CTR值在一定范围内，并且具有更好的线性调节能力.

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