选择继电器光耦需要注意的规格参数！-先进光半导体

　　光隔离器是一种电子设备，可用于在不传递电流的情况下在二极管之间传递信息。由于无需在光隔离器电路中的输入和输出之间直接传递电压或电流，因此这些元件可用于在PCB中提供两个区域的电气隔离。光隔离器充当保护机制，确保有害电流不会流过设备。

　　简单来说，光隔离器的工作原理是获取输入电信号并使用发光二极管将其转换为光信号，通常在近红外光谱中工作。然后，在同一器件中，光电二极管、光电晶体管或光电达林顿晶体管等光敏器件将光信号转换回电信号。这为输入端出现的任何电压瞬变或过压电平提供了屏障，防止其影响光隔离器输出端的电路。组件密封在不透明的封装中，以防止外部光线的干扰。

　　有许多不同类型的光隔离器电路广泛用于通信、控制和监控系统，其中数据信号可能为有害电压提供进入点以损坏设备。当易受感应电压瞬变或接地层浪涌影响的长数据电缆进入包含敏感半导体元件的电子设备时，它们特别有用。

　　选择光隔离器时的重要规格

　　值得一提的是，光耦合器和光隔离器这两个术语通常可以互换使用;然而，通常的惯例是，光耦合器是可以隔离高达约5000V电压的器件，而光隔离器是可以隔离超过5000V电压的器件。如果您看到此约定的例外情况，请不要感到惊讶。还有不同的光隔离器速度，像固态继电器这样的快速光隔离器在数据传输方面将优于二极管光隔离器。如有疑问，请查看数据手册。下图显示了光隔离器或光耦合器的典型电路图，输入在左侧，输出在右侧。

　　目前，我们希望专注于不同类型的光隔离器。选择光隔离器时，需要考虑的关键参数是隔离电压、带宽、线性度、电流传输比和功率要求。

　　隔离电压

　　隔离电压是LED和光传感器之间可能存在的最大额定电压差。该隔离电压由光隔离器器件本身的结构和器件外部因素决定。当器件光源元件处的电压电弧穿过光传感器元件时，将发生内部击穿。同样，当器件输入引脚上的电压电弧穿过输出引脚时，也会发生外部击穿。这受PCB设计的影响，即输入和输出的走线如何布线和分离以及器件周围的环境条件。发生电弧的电压将取决于温度、湿度、分离距离、压力和空气污染物的存在。距离和湿度是最重要的因素。典型的现成光隔离器可以承受高达10 kV的输入至输出电压差和约25 kV/μs的电压瞬变。

　　带宽

　　当光隔离器电路用于去耦接地层或电压检测输入时，隔离信号的变化率相对不重要。然而，当光隔离器用于去耦数据链路和通信线路时，器件的吞吐量变得至关重要。典型应用范围从速度相对较慢的串行数据链路（如以数十Mbps运行）的I2C或SPI，到以Gbps运行的高速协议。更基本的光隔离器的带宽通常约为10 MHz（见下文），但也有一些器件专门设计用于更快的数据速率。请记住，任何光隔离器电路的可实现数据速率将取决于输出的负载方式和温度的影响。如果要隔离快速数据链路，请仔细研究数据手册。

　　电流传输比

　　电流传输比（CTR）是LED和传感器电流之间的比值，有效地获得器件并反映其效率。具有低CTR的光隔离器需要更多的电流来驱动LED，从而在光电晶体管上为特定输出负载产生足够的电流。

　　CTR不是恒定的，而是取决于进入元件的输入电流。CTR还会因每个单独的组件、其温度和组件的使用年限而异，因此选择一款能够在光隔离器所用器件的最高额定温度和最长工作寿命下提供所需CTR的器件至关重要。组件的制造公差可能导致同一批次组件内的CTR范围很广，因此设计必须基于数据手册中规定的最小CTR。所有这些因素都会使最佳设备的选择变得棘手。如有疑问，请添加健康的误差范围，并使用最坏情况的元件值仿真电路，以确保电路正常工作。

　　光隔离器结构

　　光隔离器通常使用近红外LED将电输入信号转换为等效光信号。光包含在封闭的光学通道中，也称为介电通道。光通道末端的光敏器件要么直接从接收到的光产生电信号，要么利用接收到的光来调制从外部电源流出的电流。光敏器件可以是光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、可控硅整流器（SCR）或三端双向可控硅。由于光敏电阻既可以用作光源，也可以用作光敏器件，因此可以使用两个光敏电阻形成双向光隔离器，光通道两端各一个。性能和效率问题限制了双向光隔离器的可用性和应用。等效电路可以使用两个反向配置的单向光隔离器来实现，但代价是需要更多分立元件和更大的尺寸。

　　光隔离器的物理布局主要取决于所需的隔离电压。额定电压低于几kV的设备通常具有平面结构。传感器芯片覆盖有一块玻璃或透明塑料，上面是LED芯片。传感器的吸收光谱将与LED的输出光谱相匹配。光通道的厚度决定了器件的额定击穿电压。额定击穿电压较高的器件通常采用硅胶圆顶结构。LED和传感器芯片放置在封装的另一侧，由透明硅胶圆顶形成的间隙隔开。圆顶的形状可以尽可能多地将光从LED引导到传感器。

　　应用

　　电子设备以及信号和电力传输线可能会经常受到雷电和静电放电引起的电压浪涌、射频干扰以及负载变化产生的脉冲的影响。如上一篇文章所述，远程雷击会在长通信和电力线中引起数千伏浪涌。光隔离器可以提供一种解决方案，防止器件输入端的电压浪涌影响该器件中更敏感的元件。还有一些应用中，器件将采用高电压的元件作为设计的一部分。该设计很可能需要在电路的高压元件和标准低压元件之间有一个接口。在这种情况下，光隔离器还可以帮助保持不同元件的安全分离。

　　当使用光隔离器驱动数字逻辑电平时，需要考虑输出配置。如果需要光隔离器的输出从零伏摆动到电源轨以适应负载电路，则需要具有图腾柱输出配置的光隔离器。否则，可以选择更常见的推挽配置。

　　光隔离器与等效隔离变压器的主要区别在于没有能量流过器件。它们通过调制提供给输出的电能来反映到达输入的能量水平。然而，与隔离变压器相比，光隔离器的一个显著优势是它们可以将非常低频信号一直传输到直流电平。它们也更容易实现到电路设计中，因为输入和输出阻抗是独立的，不需要额外的元件进行阻抗匹配。

　　先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统．智能电表．自动检测设备．电信设备．测量仪器．医疗设备．通信设备．PC端．安防监控．O/A设备．PLC控制器．I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。

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