大功率开关电源以及现在PD快充,总会见到光耦这个安规器件,且也是安规认证中不可缺的一个器件,今天就班门弄斧介绍下这个安规器件;
光耦,也叫光电耦合器,或者光电隔离器,它是由红外发射二极管与接收二极管或者三极管晶闸管等组成,根据应用不同接收部分的可以更改为其他的半导体器件,当然,还有就是我们肉眼能看到的环氧树脂,通常有白胶跟黑胶,每个厂家工艺不同,用料不同;
那么问题来了,什么是隔离,为什么需要隔离?
隔离是指电荷无法通过由一个电路转移到另一个电路,双方只能靠其他的方式交换信息;
为什么需要隔离,为了抑制电压的突变,共模电压、高低电平等,以及需要符合安全和法规标准。
光耦的主要选型参数;
1.绝缘耐压(Viso);
2.电流传输比(CTR);
3.LED端的驱动电流(IF);
4.受光侧电压(Vceo,Veco);
5.输出传输延时参数(tPLH/tPHL)、脉宽失真(PWD);
6.共模抑制比(CMR);
下面两张图片某公司产品选型手册上数据,可以看到有两种不同的参数,图一就是我们常用的电晶体光耦,图二是高阶光耦;
图一
图二
1.绝缘耐压(Viso):目前常用的封装是3750V跟5000V(现在还有隔离电压10KV以上的光耦器件推出),这个参数的定义是由安全法规标准定义的,相信大家也都不陌生,IEC(国际电工委员会),VDE(德国电工协会),UL(美国安全检测实验室公司)等,当然还有国标3C以及CQC,绝缘电压主要是有爬电距离跟电气间隙决定,关于电气间隙跟爬电距离就不再解释了,电源行业的同仁们应该都知道这个参数;
2.电流传输比(CTR):电流传输比是有一个固定的范围,影响CTR值得参数有很多,从原材料端来讲,LED的效率、内部环氧树脂的透光率、受光源的效率以及放大器的增益,从实际应用来讲,跟IF驱动电流以及环境温度有关,并会随着使用的时间逐渐衰减,跟LED类似,存在光衰现象,CTR值计算公式 =Ic÷If×100%;
一般电源行业以及快充行业会选择B档跟C档两种范围
3.LED端的驱动电流(IF):采用高效LED和高增益接收电路,能够降低驱动电流,从而降低功耗,一般规格书定义是5mA,一般实际使用中不会用到5mA参数,会比这个参数更小;
4.受光侧电压(Vceo,Veco):这部分电压指的是受光源侧两端的电压,每个厂家不同,电压会有区别,这个就需要结合自身电路去选取合适的参数;
5.输出传输延时参数(tPLH/tPHL)、脉宽失真(PWD):这类参数一般在工业应用比较多,例如:高速光耦对于这个时间会有要求,对于传输速率有要求的,需要关注这个参数,一般普通的816或者817传输速率为10K以下;
6.共模抑制比(CMR);共模抑制比在每个微秒光耦能够容许最大共模电压的上升或者下降率,这个参数也是针对工业应用中,比如电机启动和制动过程中都会带来极大的共模噪声。