光耦在電能表中的應(yīng)用

光耦在電能表中的應(yīng)用光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，光敏三極管受到光照射，阻值變小，在加上外圍電源電路，產(chǎn)生電流。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。在電表中，出于安全考慮，強(qiáng)電和弱電輔助端需要隔離。如此就需要用到隔離器件——光耦。由于電表使用的環(huán)境及特性決定，使用光耦主要需要考慮以下幾點(diǎn)：1）工作溫度；電表的極限工作溫度為-45°C——80°C。此溫度條件，光耦一般都能達(dá)到。但需考慮高溫情況下，電流傳輸比的相對減小。2）電流傳輸比；電流傳輸比CTR（currenttransferratio）是光耦比較重要的一個參數(shù)，電表中一般使用的電流傳輸比為300%--600%。通俗意義上說，就是電流的放大倍數(shù)。知道了CTR，才能選擇合適的輸入輸出端匹配電阻。比如下圖一的光耦隔離電路的電阻選擇，如果輸入端電阻R1為2KQ，對應(yīng)的輸入電流If大約為（5-1.6）/2K=1.7mA。若CTR=300%，則對應(yīng)的輸出端電流大約為5.1mA（IfXCTR）。此時如果輸出端選擇電阻R2為500Q，貝9當(dāng)光耦輸出端打開時，電阻上分擔(dān)的電壓為2.5V。此時輸入端發(fā)送的高電平傳輸?shù)捷敵龆藭r，高電位只能達(dá)到2.5V,無法有效傳輸數(shù)據(jù)。所以需要增大輸出端電阻。一般如果輸入輸出端都為5V供電系統(tǒng)，則原則上選擇R1/R2<CTR。是不是只要滿足R1/R2<CTR的電阻就都可以使用呢？這就需要考慮光耦的另一個參數(shù)——開關(guān)速率3）開關(guān)速率；光耦的輸出端為光敏三極管，輸入端相當(dāng)于發(fā)光二極管，光耦的輸出端的導(dǎo)通與斷開的反應(yīng)時間和電路中的電流大小及光敏三極管工作在放大區(qū)域還是飽和區(qū)域有關(guān)。從圖二

（TLP781的數(shù)據(jù)手冊提供表格）中可以看出，光耦的開關(guān)速率主要和光耦的關(guān)斷時間有關(guān)。If較小的情況下，輸出端的電流Ic相應(yīng)的也比較較小，此時光耦的開關(guān)速率比較快。若IF較大，光耦打開時，輸出端的響應(yīng)時間較快；光耦斷開時，由于輸入端產(chǎn)生的為光信號，電流較大時，產(chǎn)生的光強(qiáng)度大，輸入端電流斷開后，光強(qiáng)度信號無法立即關(guān)斷，就會產(chǎn)生ts的延時。同時由于三極管處于飽和狀態(tài)，下降時間tf較大。光耦關(guān)斷時間toff=ts+tf相應(yīng)的較大。所以為了增大光耦三極管的開關(guān)速率，在電路允許范圍內(nèi)，通過匹配合適的輸入電阻，使輸入電流盡量最小，同時通過選擇光耦輸出端的匹配電阻，讓光耦的輸出端光敏三極管處于放大區(qū)。這樣才能更好的提高光耦的通信頻率。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