光耦隔离在电动汽车上的应用

1、光耦的应用场合

(1) 在逻辑电路上的应用
光电耦合器可以构成各种逻辑电路，由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好，因此，由它构成的逻辑电路更可靠。
(2) 作为固体开关应用
在开关电路中，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离，对于一般的电子开关来说是很难做到的，但用光电耦合器却很容易实现。
(3) 在触发电路上的应用
将光电耦合器用于双稳态输出电路，由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出与负载隔离地问题。
(4) 在脉冲放大电路中的应用
光电耦合器应用于数字电路，可以将脉冲信号进行放大。
(5) 在线性电路上的应用
线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。
(6) 特殊场合的应用
光电耦合器还可应用于高压控制，取代变压器，代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。
线性光耦合器的选取原则
在设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数，选取原则如下：
①光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%～200%。这是因为当CTR＜50%时，光耦中的LED就需要较大的工作电流 (IF＞5.0mA)，才能正常控制单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗。若CTR＞200%，在启动电路或者当负载发生突变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。
②推荐采用线性光耦合器，其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。
③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器，目前在国内应用地十分普遍。鉴于此类光耦合器呈现开关特性，其线性度差，适宜传输数字信号(高、低电平)，因此不推荐用在开关电源中。
3 线性光耦合器应用举例
多路输出式电源变换器电路如图3所示。其输入电压为36V到90V的准方波电压，三路输出分别为：UO1＝＋5V(2A)，UO2＝＋15V(0.17A)，UO3＝－15V(0.17A)。现将UO1定为主输出，其电压调整率 SV＝±0.4%；UO2和UO3为辅输出，总电源效率可达75%～80%。电路中采用一片TOP104Y型三端单片开关电源集成电路。主输出绕组电压经过VD2、C2、L1和C3整流滤波后，得到＋5V电压。VD2采用MBR735型35V／7.5A肖特基二极管。两个辅输出绕组及输出电路完全呈对称结构。因为±15V输出电流较小，故整流管VD4和VD5均采用UF4002型100V／1A的超快恢复二极管。由线性光耦CNY17-2和可调式精密并联稳压器TL431C构成光耦反馈式精密开关电源，可以对＋5V电压进行精密调整。反馈绕组电压通过VD3、C4整流滤波后，得到12V反馈电压。由 P6KE120型瞬态电压抑制器和UF4002型超快恢复二极管构成的漏极钳位保护电路，能吸收由高频变压器漏感形成的尖峰电压，保护芯片内部的功率场效应管MOSFET不受损坏。
外部误差放大器由TL431C组成。当+5V输出电压升高时，经R3、R4分压后得到的取样电压，就与TL431C中的2.5V带隙基准电压进行比较，使其阴极电位降低，LED的工作电流IF增大，再通过线性光耦IC2（CNY17-2）使控制端电流IC增大，TOP104Y的输出占空比减小，使UO1维持不变，达到稳压目的。+5V稳压值UO1则由TL431C、光耦中的LED正向压降来设定。R1是LED的限流电阻。误差放大器的频率响应由C5、R2 和C6来决定。C5的作用有三个：滤除控制端上的尖峰电压；决定自动重启动频率；与R2一起对控制回路进行补偿。

2、光耦隔离的作用是什么

1、隔离作用。众所周知，光耦起到信号的隔离作用。由于光耦是单向传输的，所以可以实现信号的单向传输，使输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定；由于光耦是光电式的所以使用寿命长，摆脱了机械式触点有吸合次数的缺陷。

2、电平转换作用。光耦可以实现电平的转换作用，比如说单片机是3.3V供电的，我要输出5V幅值的方波，可以通过光耦起到电平的转换作用。

光耦是光电耦合器的简称，英文名字叫做optical coupler。它是以光为媒介来传输电信号的器件，由发光器件、光敏器件组成。当输入端加上电信号使发光器件发光时，光敏器件感光而产生光电流，从而实现了“电-光-电”之间的转换。

(2)光耦隔离在电动汽车上的应用扩展资料

1、优点

① 占空比任意可调；

② 隔离耐压高；

③ 抗干扰能力强，目前带静电屏蔽的光耦很容易买到，强弱电之间的隔离性能很好，另外，光耦属电流型器件，对电压性噪声能有效地抑制；

④ 传输信号范围从DC到数MHz,其中线性光耦尤其适用于信号反馈。

2、缺点

① 在全桥拓扑中，开关器件为4个，需3—4个光耦，而每一光耦都需独立电源供电，增加了电路的复杂性，成本增加，可靠性降低；

② 因光耦传输延迟较大，为保证开关器件开通与关断的精确性，必须使各路的结构参数一致，使各路的延迟一致，而这往往难以做得很好；光耦的开关速度较慢，对驱动脉冲的前后沿产生较大延时，影响控制精度。

3、817光耦在电源中的应用？具体原理是怎样的？

在一些实验室或高要求场合，为了实验人员的安全，一般将实验的输入电源采用1：1的工频变压器与市电进行隔离，这样一来，实验室实验人员无论碰到线路的哪一根线都不会有触电的危险，因为隔离电源与大地是没有连接的。在工业控制设备中，有时候要求两个系统之间的电源地线隔离，如隔离地线噪声、隔离高共模电压等，采用带变压器的直流变换器，将两个电源之间隔开，使他们相互独立。
在一般的隔离电源中，光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别，目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下，由于对光耦的工作原理理解不够深入，光耦接法混乱，往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理，并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。
1 常见的几种连接方式及其工作原理
光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强。无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，因而在各种电子设备上得到广泛的应用。光电耦合器可用于隔离电路、负载接口及各种家用电器等电路中。
常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。
TLP521的原边相当于一个发光二极管，原边电流If越大，光强越强，副边三极管的电流Ic越大。副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数，该系数随温度变化而变化，且受温度影响较大。
通常选择TL431结合TLP521进行反馈。这时，TL431的工作原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压误差放大器，所以在其1脚与3脚之间，要接补偿网络。

4、新能源汽车电气隔离技术应用在哪里？

对于熟悉传统发动机的人来说，纯电动汽车（EV）的引擎盖下面是一番神奇的景象。当然，主要区别在于纯电动汽车没有内燃机（ICE,InternalCombusTIonEngine），而是可能装有电力牵引逆变器。逆变器通常具有相同的尺寸，并且其安装方式类似于传统的发动机。其他系统看起来就不那么熟悉了，但是你很可能辨识出12V电池这个变化不大的组件。

在非电动汽车（non-EV）中，需要12V系统为启动马达供电，该启动马达提供内燃机的初始旋转以启动四冲程燃烧循环。鉴于电动汽车不需要启动马达，因此如果发现电动汽车装有12V电池会让人大为惊讶。但是，大多数电动汽车的电气系统仍以12V电压运行。在没有内燃机或交流发电机的情况下，必须使用高压牵引电池为12V系统完全供电。

这提出了一个有趣的设计要求。牵引逆变器系统很可能在800V左右的DC电压下运行。这个高DC电压会转换为AC，以驱动牵引电机。但是，电动汽车中的牵引电池并不是通过简单地串联多个12V电池去产生800V电压，它是一个密封的单元。该高压系统的加入及其在车辆中的作用意味着12V系统现在通常被当作辅助系统。它为牵引系统（包括牵引控制系统）的所有辅助设备提供动力。

现在，主高压电池负责为12V辅助系统供电，以使电池保持荷电状态。出于安全考虑，操作时需要在两个电压域之间保持电气隔离。

隔离至关重要

典型的电动汽车有许多功能单位，包括牵引逆变器、温度控制和加热系统以及车载充电器。这些系统在完全不同的电压水平下运行，必须进行电气隔离。电气隔离可防止电流在不同电压域之间流动，同时仍支持数据传输和电能流动。

从历史上看，用于数据传输的电气隔离是通过光学技术，借助LED源和光电二极管接收器实现的。但是，汽车市场尤其是电动汽车市场的需求，刺激了数字隔离技术的开发和应用。

辅助电源

辅助电源系统通常由专用模块控制，该模块称为辅助电源模块（APM,AuxiliaryPowerMole）。这实际上是一个DC-DC转换器，它将牵引电池和转换器的高压（HV）转换为低压（LV）。该低压总线为辅助系统供电并为12V电池充电。最初，这似乎是一个相对简单的功能，但是对电气隔离的需求却带来了额外的复杂性。

许多DC-DC转换器拓扑都使用变压器在同一步骤中提供降压和电气隔离。虽然这是隔离高压和低压电路的有效方法，但确实需要额外的转换步骤才能利用变压器。具体而言，需要将高压从DC转换为AC，然后将低压从AC转换回DC。下图中的电路图显示了通用的全桥实现。

图1APM的电路图

全桥将DC电压转换为AC电压，因此它可以激励绝缘变压器的初级侧，并在次级侧感应出电流。然后需要将次级侧AC电压转换回DC电压。为了使用较小的磁性元件并减小最终解决方案的尺寸和重量，许多系统使用100kHz或更高的开关频率。

图1的示例在变压器的初级（HV）侧使用一个全桥，在次级（LV）侧使用一个全桥同步整流器。高压侧开关的选择将基于成本与效率之间的关系，通常会使用IGBT，但较新的APM可能会使用碳化硅（SiC）MOSFET来实现最高效率。

无论采用哪种开关技术，隔离栅极驱动器都起着至关重要的作用。数字隔离栅极驱动器利用CMOS技术来创建器件本身和隔离栅。图3显示了Si8239x隔离栅极驱动器中单个通道的框图，该驱动器使用射频载波穿过隔离栅传递信息。这种数字隔离技术提供了强大的隔离数据路径，该路径易于和其他CMOS技术（如栅极驱动器）集成。

图2SiliconLabs的汽车级Si8239x隔离栅极驱动器系列的单向状态

5、光耦在产品上的应用。

电子书 光耦的应用
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http://www.tai-yan.com/bbs/read.php?tid=3899

6、光耦在电路中的用途,以及它的工作原理,

光耦的作用主要是隔离。

可以测量好坏，但是需要在知道型号及参数的前提下，搭建简单的电路来实现。里面的三极管可以测量，但是前提是，发光二极管可以正常工作。

它的结构很简单，内部由一个发光二极管和一个光敏三极管构成。当发光二极管开始工作后，根据电流的变化，光强会随之变化，这样，光敏三极管的集射极间的电流也会发生变化，变化的关系和晶体三极管一样，这里指的光强变化可以认为是晶体三极管的基极电流的变化。

对这种不容易直接判断的器件来说，替换法是最简单也是最行之有效的办法。

在电视机中，光耦的作用主要是在开关电源部分的反馈电路上，将输出电压经过采样后，反馈给谐振模块，从而使输出电压稳定在一定范围内。

所以，光耦坏了，在电视机上的故障就是：在通电后，保险管烧毁，电视机无法工作，多数情况下开关电源部分的大功率开关管损坏。

如有不明白的地方，可以补充说明~

7、在电动汽车中，为什么用隔离降压电路？

因为电动汽车中，既有高压驱动电路，又需要低压控制电路，采用隔离式降压电路可降低成本，也保证了大功率应用不易受低压电路干扰

8、光耦的作用

光耦合器（opticalcoupler equipment，英文缩写为OCEP）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。耦合器以光为媒介传输电信号。对输入、输出电信号起隔离作用，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。

光耦是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。

光耦合器的主要优点是单向传输信号，输入端与输出端完全实现了电气隔离，抗干扰能力强，使用寿命长，传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR）、仪器仪表、通信设备及微机接口中。

(8)光耦隔离在电动汽车上的应用扩展资料：

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，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。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。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大提高计算机工作的可靠性。

参考资料：网络-光耦