1、光耦的CTR值是什么？

光耦全稱是光耦合器，英文名字是：opticalcoupler，英文縮寫為OC，亦稱光電隔離器，簡稱光耦。

光耦的技術參數主要有發光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極-發射極反向擊穿電壓V（BR）CEO、集電極-發射極飽和壓降VCE（sat）。此外，在傳輸數字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數。

光耦是隔離傳輸器件，原邊給定信號，副邊回路就會輸出經過隔離的信號。對于光耦的隔離容易理解，此處不做討論。以一個簡單的圖（圖1）說明光耦的工作：原邊輸入信號Vin，施加到原邊的發光二極管和Ri上產生光耦的輸入電流If，If驅動發光二極管，使得副邊的光敏三極管導通，回路VCC、RL產生Ic，Ic經過RL產生Vout，達到傳遞信號的目的。原邊副邊直接的驅動關聯是CTR（電流傳輸比），要滿足Ic≤If*CTR。

圖1

CTR：發光管的電流和光敏三極管的電流比的最小值

隔離電壓：發光管和光敏三極管的隔離電壓的最小值

集電極-發射極電壓：集電極-發射極之間的耐壓值的最小值光耦什么時候導通？什么時候截至？

電流傳輸比是光耦合器的重要參數，通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恒定時，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%，達林頓型光耦合器（如4N30）可達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較小時的非線性失真尤為嚴重，因此它不適合傳輸模擬信號。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時，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，能使輸出與輸入之間呈線性關系。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，在設計電路時，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國內和國際的有關隔離擊穿電壓的標準;由英國埃索柯姆（Isocom）公司、美國摩托羅拉公司生產的4N××系列（如4N25、4N26、4N35）光耦合器，目前在國內應用地十分普遍。鑒于此類光耦合器呈現開關特性，其線性度差，適宜傳輸數字信號（高、低電平），可以用于單片機的輸出隔離;所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數。

2、光耦CTR

概要：

1）對于工作在線性狀態的光耦要根據實際情況分析；

2）對于工作在開關狀態的光耦要保證光耦導通時CTR有一定余量；

3）CTR受多個因素影響。

2.1、光耦能否可靠導通實際計算

舉例分析，例如圖.1中的光耦電路，假設Ri=1k，Ro=1k，光耦CTR=50%，光耦導通時假設二極管壓降為1.6V，副邊三極管飽和導通壓降Vce=0.4V。輸入信號Vi是5V的方波，

輸出Vcc是3.3V。Vout能得到3.3V的方波嗎？

我們來算算：If=（Vi-1.6V）/Ri=3.4mA

副邊的電流限制：Ic’≤CTR*If=1.7mA

假設副邊要飽和導通，那么需要Ic’=（3.3V–0.4V）/1k=2.9mA，大于電流通道限制，所以導通時，Ic會被光耦限制到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光耦電路的電流驅動能力小，只能驅動1.7mA的電流，所以光耦會增大副邊三極管的導通壓降來限制副邊的電流到1.7mA。

解決措施：增大If；增大CTR；減小Ic。對應措施為：減小Ri阻值；更換大CTR光耦；增大Ro阻值。

將上述參數稍加優化，假設增大Ri到200歐姆，其他一切條件都不變，Vout能得到3.3V的方波嗎？

重新計算：If=（Vi–1.6V）/Ri=17mA；副邊電流限制Ic’≤CTR*If=8.5mA，遠大于副邊飽和導通需要的電流（2.9mA），所以實際Ic=2.9mA。

所以，更改Ri后，Vout輸出3.3V的方波。

開關狀態的光耦，實際計算時，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參數做比較，如果Ic/If≤CTR，說明光耦能可靠

導通。一般會預留一點余量（建議小于CTR的90%）。

工作在線性狀態令當別論。

2.2、CTR受那些因素影響

上一節說到設計時要保證一定CTR余量。就是因為CTR的大小受眾多因素影響，這些因素之中既有導致CTR只離散的因素（不同光耦），又有與CTR有一致性的參數（殼溫/If）。

1）光耦本身：

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

/If=16mA這個條件下，CTR是一個確定的值，都能確定在15%~35%以內。計算導通時，要以下限進行計算，并且保證有余量。計算關斷時要以上限。

2）殼溫影響：

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

從圖中看出，以25度的為基準，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。

假設如果實際的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，代表抽取了三個樣品做測試得到的If-CTR曲線，實際只需要一個樣品的曲線即可。

注：此圖容易理解為下限/典型/上限三個曲線，其實不然。大部分圖表曲線只是一個相對關系圖，不能圖中讀出絕對的參數值。

計算：選用最上面一條樣品曲線，由圖中查出，

If=16mA時CTR大概28%，

在If=3.4mA時CTR大概在46%。3.4mA是16mA時的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手冊，分析方法一樣。

3、光耦延時問題

上述CTR影響到信號能不能傳過去的問題，類似于直流特性。下面主要分析光耦的延時特性，即光耦能傳送多快信號。

涉及到兩個參數：光耦導通延時tplh和光耦關斷延時tphl，以8701為例：在If=16mA/Ic=2mA時候，關斷延時最大0.8uS，導通延時最大1.2uS。所以用8701傳遞500k以上的開關信號就需要不能滿足。