光耦合器电流传输比的定义及其对选型的影响

问:如何理解光耦合器的电流传输比 CTR

电流传输比(CTR)是光耦合器选型的另一关键参数,定义为光敏晶体管输出电流与led输入电流的比值,通常以百分比表示。
电流传输比(CTR)(%)=(光敏晶体管输出电流 /led输入电流)× 100

若 CTR为100%,意味着 1 毫安的led电流可使光敏晶体管产生1毫安的集电极电流。

电流传输比(CTR)并非恒定值的原因

CTR 受多种因素影响而变化:

  • 温度:高温环境下通常会下降;

  • led电流:低电流时呈非线性;
  • 老化:长期使用后光输出会衰减;

  • 器件差异:部分元件的 CTR 范围较宽(如 50%-600%)。

例如,PBC-817型光耦合器的 CTR 范围为 50% 至 600%,具体取决于型号规格和工作条件。

选型时的关键考虑因素

设计人员必须考虑最小保证 CTR,以确保即使在最坏情况下反馈环路仍能正常工作。

若 CTR 因温度漂移、老化或制造差异而降至过低水平,光敏晶体管可能无法提供足够电流驱动 PWM 控制器的补偿引脚(COMP),导致电压调节不良甚至系统不稳定。例如,CTR 通常随温度升高而下降,这会降低环路增益,在高温环境下可能导致响应迟缓或失控;同样,led 长期工作在高电流下会降低其效率,减少光输出并削弱反馈信号。

另一个关键因素是线性度。光耦合器必须工作在其线性区,以确保反馈行为可预测。若 led 电流使光敏晶体管进入非线性区 —— 即输入的微小变化导致输出的不成比例变化 —— 反馈信号会失真,这会增加补偿网络的设计难度,并可能导致电压调节不稳定或不准确。

通过仔细考虑这些因素,设计人员可确保基于光耦合器的反馈环路在产品整个工作寿命和环境条件下保持稳健、准确和稳定。对于反馈应用,更窄的 CTR 容差(如 100%-200%)更为理想,可维持一致的环路增益和可预测的工作性能。

示例元件:EL3H7 (B)(TA)-VG(光隔离器 3.75 千伏单通道晶体管输出 4 引脚 SSOP 封装)相关图表显示了温度漂移对 CTR 的影响:CTR 随正向电流变化,正向电流较小时,CTR 随温度下降更为显著;正向电流较大时,CTR 稳定性更高,但仍会出现峰值后下降的趋势。

更多如何正确对光耦合器进行偏置 —— 包括 led 电流、电流传输比(CTR)和光敏晶体管配置,可参考:

理解光耦合器偏置,实现稳定的隔离式开关电源(SMPS)反馈

文章来源:Digikey