光耦在电能表中的应用

光耦在电能表中的应用光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，光敏三极管受到光照射，阻值变小，在加上外围电源电路，产生电流。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。在电表中，出于安全考虑，强电和弱电辅助端需要隔离。如此就需要用到隔离器件——光耦。由于电表使用的环境及特性决定，使用光耦主要需要考虑以下几点：1）工作温度；电表的极限工作温度为-45°C——80°C。此温度条件，光耦一般都能达到。但需考虑高温情况下，电流传输比的相对减小。2）电流传输比；电流传输比CTR（currenttransferratio）是光耦比较重要的一个参数，电表中一般使用的电流传输比为300%--600%。通俗意义上说，就是电流的放大倍数。知道了CTR，才能选择合适的输入输出端匹配电阻。比如下图一的光耦隔离电路的电阻选择，如果输入端电阻R1为2KQ，对应的输入电流If大约为（5-1.6）/2K=1.7mA。若CTR=300%，则对应的输出端电流大约为5.1mA（IfXCTR）。此时如果输出端选择电阻R2为500Q，贝9当光耦输出端打开时，电阻上分担的电压为2.5V。此时输入端发送的高电平传输到输出端时，高电位只能达到2.5V,无法有效传输数据。所以需要增大输出端电阻。一般如果输入输出端都为5V供电系统，则原则上选择R1/R2<CTR。是不是只要满足R1/R2<CTR的电阻就都可以使用呢？这就需要考虑光耦的另一个参数——开关速率3）开关速率；光耦的输出端为光敏三极管，输入端相当于发光二极管，光耦的输出端的导通与断开的反应时间和电路中的电流大小及光敏三极管工作在放大区域还是饱和区域有关。从图二

（TLP781的数据手册提供表格）中可以看出，光耦的开关速率主要和光耦的关断时间有关。If较小的情况下，输出端的电流Ic相应的也比较较小，此时光耦的开关速率比较快。若IF较大，光耦打开时，输出端的响应时间较快；光耦断开时，由于输入端产生的为光信号，电流较大时，产生的光强度大，输入端电流断开后，光强度信号无法立即关断，就会产生ts的延时。同时由于三极管处于饱和状态，下降时间tf较大。光耦关断时间toff=ts+tf相应的较大。所以为了增大光耦三极管的开关速率，在电路允许范围内，通过匹配合适的输入电阻，使输入电流尽量最小，同时通过选择光耦输出端的匹配电阻，让光耦的输出端光敏三极管处于放大区。这样才能更好的提高光耦的通信频率。IfIfCharM胡siks呂河bolTestConditkinMbTypMaxUnitRisetimehVgqsIOV,lc=2mARL=10OQ——2——psFaitime—3—Turn-ontimeton——3——Tum-offtimeWt—S—Turn-ontimetDNRL=1.9kQ (Note5)Vcc=5V,If=16mA—2—M®Storagetime—25—Tur