1、光耦的CTR值是什么？

光耦全稱(chēng)是光耦合器，英文名字是：opticalcoupler，英文縮寫(xiě)為OC，亦稱(chēng)光電隔離器，簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。

光耦的技術(shù)參數(shù)主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級(jí)與輸出級(jí)之間的絕緣電阻、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓V（BR）CEO、集電極-發(fā)射極飽和壓降VCE（sat）。此外，在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)還需考慮上升時(shí)間、下降時(shí)間、延遲時(shí)間和存儲(chǔ)時(shí)間等參數(shù)。

光耦是隔離傳輸器件，原邊給定信號(hào)，副邊回路就會(huì)輸出經(jīng)過(guò)隔離的信號(hào)。對(duì)于光耦的隔離容易理解，此處不做討論。以一個(gè)簡(jiǎn)單的圖（圖1）說(shuō)明光耦的工作：原邊輸入信號(hào)Vin，施加到原邊的發(fā)光二極管和Ri上產(chǎn)生光耦的輸入電流If，If驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，使得副邊的光敏三極管導(dǎo)通，回路VCC、RL產(chǎn)生Ic，Ic經(jīng)過(guò)RL產(chǎn)生Vout，達(dá)到傳遞信號(hào)的目的。原邊副邊直接的驅(qū)動(dòng)關(guān)聯(lián)是CTR（電流傳輸比），要滿(mǎn)足Ic≤If*CTR。

圖1

CTR：發(fā)光管的電流和光敏三極管的電流比的最小值

隔離電壓：發(fā)光管和光敏三極管的隔離電壓的最小值

集電極-發(fā)射極電壓：集電極-發(fā)射極之間的耐壓值的最小值光耦什么時(shí)候?qū)ǎ渴裁磿r(shí)候截至？

電流傳輸比是光耦合器的重要參數(shù)，通常用直流電流傳輸比來(lái)表示。當(dāng)輸出電壓保持恒定時(shí)，它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。采用一只光敏三極管的光耦合器，CTR的范圍大多為20%～300%（如4N35），而PC817則為80%～160%，達(dá)林頓型光耦合器（如4N30）可達(dá)100%～5000%。這表明欲獲得同樣的輸出電流，后者只需較小的輸入電流。因此，CTR參數(shù)與晶體管的hFE有某種相似之處。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲線

普通光耦合器的CTR-IF特性曲線呈非線性，在IF較小時(shí)的非線性失真尤為嚴(yán)重，因此它不適合傳輸模擬信號(hào)。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號(hào)時(shí)，其交流電流傳輸比（ΔCTR=ΔIC/ΔIF）很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號(hào)，能使輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。這是其重要特性。

使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國(guó)內(nèi)和國(guó)際的有關(guān)隔離擊穿電壓的標(biāo)準(zhǔn);由英國(guó)埃索柯姆（Isocom）公司、美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的4N××系列（如4N25、4N26、4N35）光耦合器，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用地十分普遍。鑒于此類(lèi)光耦合器呈現(xiàn)開(kāi)關(guān)特性，其線性度差，適宜傳輸數(shù)字信號(hào)（高、低電平），可以用于單片機(jī)的輸出隔離;所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數(shù)。

2、光耦CTR

概要：

1）對(duì)于工作在線性狀態(tài)的光耦要根據(jù)實(shí)際情況分析；

2）對(duì)于工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的光耦要保證光耦導(dǎo)通時(shí)CTR有一定余量；

3）CTR受多個(gè)因素影響。

2.1、光耦能否可靠導(dǎo)通實(shí)際計(jì)算

舉例分析，例如圖.1中的光耦電路，假設(shè)Ri=1k，Ro=1k，光耦CTR=50%，光耦導(dǎo)通時(shí)假設(shè)二極管壓降為1.6V，副邊三極管飽和導(dǎo)通壓降Vce=0.4V。輸入信號(hào)Vi是5V的方波，

輸出Vcc是3.3V。Vout能得到3.3V的方波嗎？

我們來(lái)算算：If=（Vi-1.6V）/Ri=3.4mA

副邊的電流限制：Ic’≤CTR*If=1.7mA

假設(shè)副邊要飽和導(dǎo)通，那么需要Ic’=（3.3V–0.4V）/1k=2.9mA，大于電流通道限制，所以導(dǎo)通時(shí)，Ic會(huì)被光耦限制到1.7mA，Vout=Ro*1.7mA=1.7V

所以副邊得到的是1.7V的方波。

為什么得不到3.3V的方波，可以理解為圖.1光耦電路的電流驅(qū)動(dòng)能力小，只能驅(qū)動(dòng)1.7mA的電流，所以光耦會(huì)增大副邊三極管的導(dǎo)通壓降來(lái)限制副邊的電流到1.7mA。

解決措施：增大If；增大CTR；減小Ic。對(duì)應(yīng)措施為：減小Ri阻值；更換大CTR光耦；增大Ro阻值。

將上述參數(shù)稍加優(yōu)化，假設(shè)增大Ri到200歐姆，其他一切條件都不變，Vout能得到3.3V的方波嗎？

重新計(jì)算：If=（Vi–1.6V）/Ri=17mA；副邊電流限制Ic’≤CTR*If=8.5mA，遠(yuǎn)大于副邊飽和導(dǎo)通需要的電流（2.9mA），所以實(shí)際Ic=2.9mA。

所以，更改Ri后，Vout輸出3.3V的方波。

開(kāi)關(guān)狀態(tài)的光耦，實(shí)際計(jì)算時(shí)，一般將電路能正常工作需要的最大Ic與原邊能提供的最小If之間Ic/If的比值與光耦的CTR參數(shù)做比較，如果Ic/If≤CTR，說(shuō)明光耦能可靠

導(dǎo)通。一般會(huì)預(yù)留一點(diǎn)余量（建議小于CTR的90%）。

工作在線性狀態(tài)令當(dāng)別論。

2.2、CTR受那些因素影響

上一節(jié)說(shuō)到設(shè)計(jì)時(shí)要保證一定CTR余量。就是因?yàn)镃TR的大小受眾多因素影響，這些因素之中既有導(dǎo)致CTR只離散的因素（不同光耦），又有與CTR有一致性的參數(shù)（殼溫/If）。

1）光耦本身：

以8701為例，CTR在Ta=25℃/If=16mA時(shí)，范圍是（15%~35%）說(shuō)明8701這個(gè)型號(hào)的光耦，不論何時(shí)/何地，任何批次里的一個(gè)樣品，只要在Ta=25℃

/If=16mA這個(gè)條件下，CTR是一個(gè)確定的值，都能確定在15%~35%以?xún)?nèi)。計(jì)算導(dǎo)通時(shí)，要以下限進(jìn)行計(jì)算，并且保證有余量。計(jì)算關(guān)斷時(shí)要以上限。

2）殼溫影響：

Ta=25℃條件下的CTR下限確定了，但往往產(chǎn)品里面溫度范圍比較大，比如光耦會(huì)工作在（-5~75℃）下，此種情況下CTR怎么確定？還是看8701的手冊(cè)：有Ta-CTR關(guān)系圖：

從圖中看出，以25度的為基準(zhǔn)，在其他條件不變的情況下，-5度下的CTR是25度下的0.9倍左右，75度下最小與25度下的CTR持平。

所以在16mA/（-5~75℃）條件下，8701的CTR最小值是15%*0.9=13.5%

3）受If影響。

假設(shè)如果實(shí)際的If是3.4mA，那么如何確定CTR在If=3.4mA/Ta=（-5~75℃）條件下的最小CTR值。

查看8701的If-CTR曲線。圖中給出了三條曲線，代表抽取了三個(gè)樣品做測(cè)試得到的If-CTR曲線，實(shí)際只需要一個(gè)樣品的曲線即可。

注：此圖容易理解為下限/典型/上限三個(gè)曲線，其實(shí)不然。大部分圖表曲線只是一個(gè)相對(duì)關(guān)系圖，不能圖中讀出絕對(duì)的參數(shù)值。

計(jì)算：選用最上面一條樣品曲線，由圖中查出，

If=16mA時(shí)CTR大概28%，

在If=3.4mA時(shí)CTR大概在46%。3.4mA是16mA時(shí)的46%/28%=1.64倍；

所以，在If=3.4mA/（-5~75℃），CTR下限為13.5%*1.64=22.2%

以上所有分析都是基于8701的，其他光耦的特性曲線需要查用戶(hù)手冊(cè)，分析方法一樣。

3、光耦延時(shí)問(wèn)題

上述CTR影響到信號(hào)能不能傳過(guò)去的問(wèn)題，類(lèi)似于直流特性。下面主要分析光耦的延時(shí)特性，即光耦能傳送多快信號(hào)。

涉及到兩個(gè)參數(shù)：光耦導(dǎo)通延時(shí)tplh和光耦關(guān)斷延時(shí)tphl，以8701為例：在If=16mA/Ic=2mA時(shí)候，關(guān)斷延時(shí)最大0.8uS，導(dǎo)通延時(shí)最大1.2uS。所以用8701傳遞500k以上的開(kāi)關(guān)信號(hào)就需要不能滿(mǎn)足。