光耦基础知识-30

光耦基础知识及Avago产品技术中心2010-12-14知识框架光耦基础知识光耦内部结构及工作原理光耦特性几种数字隔离器优势对比光耦分类相关参数指标说明光耦的应用应用领域几种常用光耦的特性Avago光耦产品Avago光耦的特点Avago光耦的详细产品分类附：术语说明光耦的基础知识光耦内部结构及工作原理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。图1光耦原理图电→光→电光耦特性-SWOT分析Threats数字隔离器的取代：速度快、功耗低、可靠性高SWeaknesses：LED老化；速度受限；Opportunities对隔离效果要求高；开关电源；……Strengths：共模抑制能力强；抗干扰能力强；无粗点、寿命长；效率高；WOT各种数字隔离器的性能优点缺点示意图厂商阵营应用场合光耦合技术抗干扰强速度受限、功耗、LED老化Avago、Vishay、Toshiba..Fairchild电机、电源控制系统电感耦合技术共模差异和差分传输特性（变压器允许噪声和信号频率重叠，但是会呈现出噪声高共模阻抗和信号低差分阻抗。）信号能量传输可以为近100%的效率对外部磁场（噪声）的磁化数据运行长度受限（变压器允许的带宽内）ADI、SiliconLads电力自动化、工业测量、楼宇控制、煤矿安全、安防消防、智能交通、流量计、运动控制、电机控制、汽车车体通讯、仪器仪表、航天航空等

光耦主要参数绝缘耐压爬电距离：两个导电部件之间,或一个导电部件与设备及易接触表面之间沿绝缘材料表面测量的最短空间距离。沿绝缘表面放电的距离即泄漏距离也称爬电距离，简称爬距。一般有两种测试条件，一种为1min，一种为1sec。共模抑制比CMR在光耦内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。增益-电流传输比电流转换比有一定范围，和LED电流，环境温度都有关系，并且会随使用时间衰减。电流传输比CTR：输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比，通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。采用一只光敏三极管，CTR的范围为20%～300%（如4N35），PC817则为80%～160%，达林顿型光耦合器（如4N30）可达100%～5000%。Speed光耦速度：单位为Mbit/s，通常标识为MBd，1MBd=1Mbit/s；输出-传输延时、脉宽失真比和延时偏差速度

单位为Mbit/s，通常标识为MBd，1MBd=1Mbit/s；低速型号：10Kbps及以下中速型号：100K－1M高速型号：1M以上在通信应用中，DeviceNet规定了相对较低的数据速率，包括125kBd、250kBd和500kBd，传播延迟要求小于40ns；CAN总线规定了125kBd低速和1MBd高速数据速率，但对传播延时没有严格的要求；Profibus发送数据则要求在12MBd范围内，并规定了隔离器、收发器和连接本身的PWD总延时。LED驱动电流及正向压降采用高效率的LED和高增益的接收放大电路可以降低驱动电流的需求。较小的If可以降低系统功耗，并降低LED的衰减，提高系统长期可靠性。发光二极管正向压降Vf：大于普通二极管的正向压降，大约为2V；光耦的分类-1非线性光耦：适合开关信号的传输，不适合模拟量传输。4N系列线性光耦：电流传输特性曲线接近直线，且小信号性能较好。PC817A—C系列

按输出特性分按速度分低速光耦：光敏三极管、光电池等输出型高速光耦：光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型按封装形式分同轴型双列直插型TO封装型扁平封装型贴片封装型光纤传输型按通道分单通道双通道多通道光耦的分类-2按隔离特性分普通隔离光耦：一般光学胶灌封低于5000V，空封低于2000V高压隔离光耦：可分为10kV，20kV，30kV等按工作电压分低电源电压型光电耦合器（一般5～15V）高电源电压型光电耦合器（一般大于30V）交流输入，三极管输出型直流输入,达林顿三极管输出型多通道三极管输出型光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、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。光耦的应用电机中的应用微机测控系统中，经常要用到功率接口电路，以便于驱动各种类型的负载，如直流伺服电机、步进电机、各种电磁阀等。这种接口电