非线性光电耦合器对传输模拟精度影响的解决

光电耦合器对输入性电信号有着非常明显的隔离作用。根据线性与非线性，光电耦合器可以分为两种大类。如果在开关电源设计中使用非线性光电耦合器，将有可能引起震荡波形变坏。那么如何改善这种情况呢？本文就将为大家介绍光电耦合器非线性的克服。

光电耦合器的输入端是发光二极管，因此它的输入特性可用发光二极管的伏安特性来表示，如图1b所示；输出端是光敏三极管，因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性，如图1c所示。由图可见，光电耦合器存在着非线性工作区域，直接用来传输模拟量时精度较差。

a光电耦合器结构

b输入特性

c输出特性
图1光电耦合器结构及输入、输出特性

解决方法一

利用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器，T1和T2，以及2个射极跟随器A1和A2组成，如图2所示。如果T1和T2是同型号同批次的光电耦合器，可以认为他们的非线性传输特性是完全一致的，即K1（I1）=K2（I1），则放大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=（R3/R2）[K1（I1）/K2（I1）]=R3/R2。由此可见，利用T1和T2电流传输特性的对称性，利用反馈原理，可以很好的补偿他们原来的非线性。

图2光电耦合器线性电路

解决方法二

就是采用VFC（电压频率转换）方式，如图3所示。现场变送器输出模拟量信号（假设电压信号），电压频率转换器将变送器送来的电压信号转换成脉冲序列，通过光耦隔离后送出。在主机侧，通过一个频率电压转换电路将脉冲序列还原成模拟信号。此时，相当于光耦隔离的是数字量，可以消除光耦非线性的影响。这是一种有效、简单易行的模拟量传输方式。

图3VFC方式传送信号

当然，也可以选择线性光耦进行设计，如精密线性光耦TIL300，高速线性光耦6N135/6N136。线性光耦一般价格比普通光耦高，但是使用方便，设计简单；随着器件价格的下降，使用线性光耦将是趋势。

本文介绍了两种非线性光电耦合器电路的克服方法，经过这些方法的改善，能够最大程度上降低对传输模拟量精度的影响，以及在进行开关电源设计时的波形异常。希望在阅读过本文之后，大家能够将文中的知识应用到自己的设计中去。