一般基本光耦的 current transfer ratio 或電流增益為非線性,其受環境溫度(TA)、順向電流(IF)等因素影響,而線性光耦利用兩顆光電流相似的 PD 組成。
PD2 是用于電氣隔離, PD1 則是做為回授功能來調整 IR LED 的 IF,以確保電流增益不會飄移。
下面介紹線性光耦 3 個最重要的特性: K1 (Servo gain)、K2 (Forward gain)與 K3 (Transfergain)。
圖一 線性光耦組件圖
K1 (Servo gain)
K1 定義為 PD1 產生的光電流與輸入端 IR LED 電流所產生的比例差,其公式如下K1 = IPD1 / IF ; IPD1 為 PD1 的光電流,IF 為 IR LED 順向電流以億光 ELL300 在 IF =10mA、VD (PD 的偏壓)=-15V 與 TA=25℃條件下,K1 的 typical
值會落在 0.01,代表說 IPD1 typical 值為 100μA。
圖二為 IF =10mA、VD =-15V 與 TA=25℃時 K1 的范圍。
圖二 K1 的范圍
如圖三 IPD1 會受到 IF與 TA的影響,當 IF 增加 IPD1 也會增加;當 TA增加則 IPD1 會減少。
圖三 標準化光電流曲線
K2 (Forward gain)
K2 定義為 PD2 產生的光電流與輸入端 IR LED 電流所產生的比例差,其公式如下
K2 = IPD2 / IF ; IPD2 為 PD2 的光電流
由于 K2 與 K1 特性也相似 (因 PD1 與 PD2 產生的光電流相似),所以標準化的光電流曲線也相似。
圖四為 IF =10mA、VD=-15V 與 TA=25℃時 K2 值的范圍
圖四 K2 的范圍
K3 (Transfer gain)
如前所述,雖然兩組 PD 所產生的光電流相似,但仍存在差異,而 K3 就是這兩個 PD光電流增益比值,K3 的公式如下
K3 = K2/K1
下圖五為當 IF =10mA、VD=-15V 與 TA=25℃時 K3 值的范圍
圖五 K3 的范圍
如圖六及七,線性光耦 K3 受溫度與 IF 影響較一般光耦穩定
圖六 K3 穩定度與線性度范圍
圖七 標準化 K3 穩定度圖