為什么要在光耦輸入端并一個電阻？怎么理解CTR？

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" `6 q: S  `0 t/ x大家好，我是王工。前段時間有兄弟在群里討論光耦。光耦在電子設(shè)備中，真的還算用的比較多的，網(wǎng)上介紹也有很多，今天主要討論光耦的兩個話題。1、下圖的電阻R2有什么用？我們之前在拆解其它產(chǎn)品的時候發(fā)現(xiàn)有的光耦輸入端會并聯(lián)一個電阻R2，而有的產(chǎn)品則沒有此電阻。



& A; z+ R# R! c- V( V2、光耦最重要的參數(shù)CTR。
# \) q( G& d- K" {5 q0 n為了照顧一些基礎(chǔ)不太好的同學，我們先來看看光耦的一些基礎(chǔ)知識。光耦又稱光電耦合器，它相當于帶隔離功能的三極管，其原理也可以參考三極管的特性。所以我們一般在需要考慮隔離作用的場景下會選用光耦，同時由于光耦輸入輸出可用于兩種不同的電壓供電，所以也常常用來實現(xiàn)電路的電平轉(zhuǎn)換。

再看此圖，輸入端電壓VCC1供電，加到發(fā)光二極管和電阻R1上產(chǎn)生光耦的輸入電流 if，然后使副邊的光敏三極管導(dǎo)通，從而改變輸出信號，達到傳遞信號的目地。

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& Q' s  _0 ?" V; k( \8 X# x) D, k基本原理分析
- y" t6 j0 H* l* h! G! k5 B" M. i輸入端GPIO為單片機的IO口，用來控制發(fā)光二極管的通斷，進而控制輸出信號。
當GPIO為高時，光耦不導(dǎo)通，輸出output為高
當GPIO為低時，光耦導(dǎo)通，輸出output為低。1、光耦輸入端并一個電阻有什么用？大家可以看到這個電阻是并聯(lián)在光耦輸入端的二極管上，我們測量發(fā)現(xiàn)這個電阻有的是1K，有的是2.7K，反正阻值都不是很大。通過分析，有一種說法可能更合理一些，那就是防止光耦誤動作，導(dǎo)致錯誤信號的傳遞。怎么來理解呢？光耦的原理就是通過輸入端的發(fā)光二極管導(dǎo)通后形成的微弱電流，傳遞給次級的。大家可能都有這樣的經(jīng)驗，在沒有接地的電烙鐵焊LED燈時，燈會亮。所以發(fā)光二極管的靈敏度很高，一般幾個mA的電流足以點亮。
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在光耦的輸入端，也有寄生電容的存在，這個電容可能會影響光耦信號的正常傳遞。因為電容內(nèi)存儲有電荷，如果此時并聯(lián)一個電阻，就會將電荷迅速泄放，就達不到二極管兩端的開啟電壓，從而可以正常通斷。所以這顆電阻有些產(chǎn)品有，有些產(chǎn)品沒有，因為沒有也能正常工作，只是有了的話，產(chǎn)品會更可靠一點。那么這個電阻的阻值該怎么取呢？阻值太大，起不到放電作用，阻值太小，也會影響光耦的開關(guān)。既然是為了放電，那肯定阻值越小越好，最小能到多少呢？說到這里不得不說光耦最重要的參數(shù)CTR。2、怎么理解CTR？CTR是英文current transfer ratio的縮寫，譯為電流傳輸比。
! R6 T9 J& _) W" U用公式表示：CTR= ic/if X 100%。其中ic表示輸出電流，if表示輸入。為了方便計算電阻R2的取值，我們以PC817為例，并給電路的輸入、輸出電壓及電阻賦值。令VCC1=3.3V，VCC2=12V，R1=330R，R2=4.7K，求電阻R2的最小值？

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打開datasheet，有幾個參數(shù)需要重點關(guān)注一下，一會用得著：1、VF光耦輸入二極管的導(dǎo)通壓降，我們?nèi)∽畲笾?.4V；
2、CTR，它是一個范圍：50%~600%。也就是放大倍數(shù)在0.5~6倍。我們計算的時候，按照最低的50%使用。
% i1 s( ^2 E8 Q3、Vce，副邊三極管導(dǎo)通后的壓降，我們?nèi)∽畲笾?.2V。

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為了方便觀看，我把電路圖復(fù)制到下方來。我們先來計算副邊電流IC：IC=（VCC2-Vce）/R3=（12-0.2）/4.7=2.51mA
根據(jù)CTR= ic/if X 100%，得：if= ic/CTR X 100% =2.51/0.5=5.02mA
再計算R1的電流
2 l& a2 C- ]4 b/ {$ g/ eIR1=（VCC1-VF）/R1=（3.3-1.4）/330=5.76mA所以R2阻值為
* q# k5 B+ j! D/ G1 o0 |- [R2=UR2/IR2=1.4/（5.76-5.02）=1.89K

所以這個電阻R2的阻值一定要＞1.89K，可以取2K。以上數(shù)值王工大概給取的，不一定合理，主要是想讓大家更直觀的理解是怎么計算的。
! @) F. w9 W! Z: R
" f9 q7 `- d0 F. [有一點要注意的是，光耦對溫度很敏感，溫度一升起來，性能就會降低，這是大多數(shù)半導(dǎo)體都有的共性。
" `3 ~7 C. K5 U% b% _" U2 W
光耦其實還有一些參數(shù)沒有講，篇幅有限，今天就到這里了，大家有什么想法都可以在評論區(qū)留言。
寫在最后
* o: F7 Q* H# J/ I3 o都說硬件工程師越老越吃香，這句話也證明硬件也是需要積累的，王工從事硬件多年，也會不定期分享技術(shù)好文，感興趣的同學可以加微信，或后臺回復(fù)“加群”，管理員拉你加入同行技術(shù)交流群。
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! }9 l7 U( f4 |  z4 ^以下兩個電路，是之前技術(shù)交流群群友發(fā)的，王工做了一個簡單的分析，旨在幫助入門或轉(zhuǎn)行的同學理解學習（點擊圖片直接進入）
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