【導(dǎo)讀】電子電路的設(shè)計(jì)方式和思路不斷推陳出新，其中光耦電路也面臨重要變革。雖然看起來(lái)簡(jiǎn)單，但是面對(duì)LED光耦電路的設(shè)計(jì)仍然不能掉以輕心，對(duì)于LED光耦電路設(shè)計(jì)老化和能耗問(wèn)題，設(shè)計(jì)者也提出了相關(guān)的改進(jìn)，在反應(yīng)慢且不穩(wěn)定的缺點(diǎn)方面也做出了改進(jìn)。
圖1顯示了兩個(gè)通用的0V同步交流設(shè)計(jì)。通過(guò)光耦負(fù)載電阻的減少，開(kāi)關(guān)變得更慢更不確定，但減少了光耦的LED電流，嘗試減少隔離電路中的能量消耗。為實(shí)現(xiàn)更快更迅速的開(kāi)關(guān)，將不得不犧牲能量效率；然而，由于能量效率和交流電壓大小的反向關(guān)系，這個(gè)犧牲的好處是有限的。
圖1
光耦的LED在近似全交流循環(huán)過(guò)程中處于持續(xù)發(fā)光的狀態(tài)，這就導(dǎo)致功耗效率低，且使光耦老化得相對(duì)較快，同時(shí)意味著是過(guò)原點(diǎn)誤差過(guò)大且?guī)缀醪豢煽亍ｋ娐返撵`敏度范圍依靠光耦的參數(shù)決定，圖1的設(shè)計(jì)不是一個(gè)理想方案。就效率而言，依靠光耦的電流轉(zhuǎn)換率和交流幅值，輸出應(yīng)該能夠達(dá)到5到100mA。
圖2
而圖2的設(shè)計(jì)就克服了能耗過(guò)大、不確定開(kāi)關(guān)和LED老化的問(wèn)題。它非常適用于寬交流范圍的應(yīng)用。與圖1的電路相比，圖2的LED只在過(guò)原點(diǎn)附近發(fā)光，且由前置充電電容接收能量，所以通過(guò)10到100的因數(shù)減少平均電流消耗。設(shè)計(jì)也提供更快、更確定和更敏銳的開(kāi)關(guān)。更甚者，通過(guò)延緩LED老化。圖1中電阻R1和R2消耗的熱功率不小于1.5W，所以在同一電路板區(qū)域中可用0.1W設(shè)備替換外部器件（圖2）。
電路的主要部分由幅值檢波器D1、電容C1和Schmitt觸發(fā)器Q1/Q2組成，控制流過(guò)光耦的LED電流。D2和D3穩(wěn)定Q2的基電壓，從而其集電極電流驅(qū)動(dòng)光耦。電容C1通過(guò)R1、R2和D1充電。
幾乎所有交流周期中，除了過(guò)原點(diǎn)附近，Q1為開(kāi)，Q2為關(guān)。接近過(guò)原點(diǎn)時(shí)，Schmitt觸發(fā)器Q1和Q2的狀態(tài)改變，Q2以恒定的電流卸放電容C1，因?yàn)橛蒕2、D2、D3、R5和R6組成的電路按I=（2×VD–VBE2）/R6穩(wěn)定電流，在這里VD為D2或D3上的電壓降，VBE2為Q2的基射極電壓。
圖3
一些應(yīng)用不需要Schmitt觸發(fā)器固有的磁滯性；圖3顯示了這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)。它也顯示了怎樣處理不需要的D1最小反轉(zhuǎn)電流。然而，電路更適用于純同步和非晶閘管控制。由于LED電流的穩(wěn)定性，這些設(shè)計(jì)使輸入交流電壓的范圍擴(kuò)大，其有利于多標(biāo)準(zhǔn)交流供電設(shè)計(jì)；這樣設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，是能夠擁有更安全的特性。在其終端短路的情況下，光耦在隔離與非隔離側(cè)之間傳遞的電流比圖1電路中少10到100倍。光耦也有優(yōu)勢(shì)。由于低占空比，可以不損失功率而任意減少光耦負(fù)載電阻R8的值。這個(gè)減少將使過(guò)原點(diǎn)誤差降低。
本文為大家介紹了一種能夠大幅改進(jìn)傳統(tǒng)LED光耦電路中老化與能耗問(wèn)題的電路。并對(duì)傳統(tǒng)LED光耦電路中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析。很顯然，在進(jìn)行LED光耦電路設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的方法將是人們的首選。希望在看過(guò)本文之后，各位能夠自行判斷一款LED光耦電路在能耗與老化方面的優(yōu)劣。
相關(guān)閱讀：
只需5分鐘 帶你了解光耦電路中的固態(tài)繼電器
專家詳解：光耦合器RS485的典型應(yīng)用設(shè)計(jì)
專家?guī)停涸斀馑姆N隔離光耦電路的常見(jiàn)接法
