光耦合器隔离技术在工业环境中的应用！-先进光半导体

    由于工业应用环境中存在许多大的瞬态脉冲，因此这些瞬态脉冲将影响数据传输，甚至损坏互连的设备。为了在高速现场总线通信中获得无错误的数据传输，工业系统设计工程师必须应对这些干扰，通常使用具有绝缘隔离功能的光耦合器来保持数据完整性并保护互连的设备。

    在单芯片开关电源中，可以使用线性光耦合器构成光耦合器反馈电路，并且可以通过调节控制端电流来改变占空比，从而达到精确稳压的目的。光电隔离电路图设计如图所示。

    最常用的光电隔离电路如图2所示。最常用的光电耦合器（例如东芝TLP521）可以使用此电路。电路的输入端使用限流电阻，输出端使用分压电阻。输入端输出高电平使LED点亮，右侧接收到光信号后，电阻变小，输出端输出低电平，否则输出高电平。如果要使输入和输出端电平一致，则可以更改左侧的“灌电流”输入或将右侧的分压电阻器接地。该电路也可以用于电平转换。通过限流电阻的配合，LED发射器可以承受相对较宽的电压范围，因此可以实现不同的工作电压电平转换。这种形式通常用于某些开关控制或读取电路中。

    由于许多电源驱动电路经常需要进行电隔离，因此驱动电路和光耦合器的组合成为具有电源驱动功能的光耦合器，例如东芝的TLP250，其内部结构如图所示。光耦合器采用8引脚DIP封装。它由一个光耦合器和一个推挽输出电路组成。它最多可以输出1.5A的电路，并且可以直接驱动IGBT和MOSFET等功率器件，从而极大地简化了电路的设计。类似产品安捷伦HCPL-3120的最大输出电流为2.5A。

    普通光耦继电器需要一定的时间才能完成光电转换，因此它们仅适用于通信速率不高的情况。例如，上述的TLP521，在串行端口应用中，低于9600的波特率仍然可以正常工作。不能使用波特率。因此，当需要隔离高速信号时，需要使用专为高速隔离而设计的高速光耦合器。6N137光耦合器是用于单通道隔离的最常见的高速光耦合器。它由一个850nm波长的AlGaAsLED和一个集成检测器组成。该检测器由光电二极管，高增益线性运算放大器和肖特基钳位的集电极开路集电极晶体管组成。

    具有温度，电流和电压补偿功能，高输入和输出隔离度，与LSTTL/TTL兼容，高速（通常为10MBd），最小输入电流为5mA，转换速率高达10Mbps，非常适用于各种高速通信接口和其他高高速数字信号隔离。与6N137相似，有HCPL-2601/2611，双通道HCPL-2630/2631等。封装和内部结构如图4所示。

    由于光电隔离具有成本低廉和使用灵活的优点，因此在嵌入式系统设计中具有广泛的应用，在许多情况下，它仍然是隔离的首选。

    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。