光电耦合器的电气特性！-先进光半导体

　　通常，光电耦合器由与光耦合的发光器件组成。通过透明电绝缘体检测装置。它们通常用于传输通过光在具有不同地电位的两个电路之间的电信号。

　　以前，电磁继电器、隔离变压器等设备用于从集成电路或隔离的初级和之间传输电信号。目前普遍使用光电耦合器，因为它们有助于解决阻抗失配，提供输入和输出之间更高的隔离，抑制感应电动势，并简化噪声阻断。光伏输出光电耦合器根据输入的光能自行发电发光二极管（LED）。能够在没有电源的情况下驱动分立MOSFET，光伏输出光电耦合器有望取代传统的机械继电器。

　　本应用笔记介绍了它们的电气特性和应用

　　适用于不熟悉光伏输出光电耦合器的工程师的电路。什么是光伏输出光电耦合器？1.1光伏输出光电耦合器的结构与其他类型的光电耦合器一样，光伏输出光电耦合器由与输出光检测光耦合的输入发光器件组成设备通过透明的电绝缘体（图1.1（a））。在光伏输出光电耦合器的情况下，红外LED用作发光器件，而光电二极管阵列用作光检测装置。

　　光伏输出光电耦合器的工作原理

　　检测光电输出光电耦合器中的光的光电二极管是具有pn结的半导体器件。当光电二极管检测到能量大于其能带隙（Eg）的光时激发的电子移动到n区（空穴移动到p区），导致n区中电子的数量和p区中空穴的数量增加。这将创建n区和p区之间的电位差，其中n区与相对于p区域。因此，在p区出现正开路电压（阳极）当光电二极管两端开路，而短路电流短路时，电流从p区（阳极）流向n区（阴极）（图1.2）。单个光电二极管两端出现的电压是一伏特的零头。

　　通过使用光电二极管阵列可以获得几伏的开路电压。

　　光伏输出光电耦合器的基本用途光伏输出光电耦合器（PV）产生直流电压，用于驱动以下MOSFET的栅极。由于光伏输出的短路电流光电耦合器通常在10到几十微安的量级，它是不合适的用于开关电源驱动和其他高速开关应用。因此光伏输出光电耦合器通常用于继电器应用低速切换。光伏输出光电耦合器提供的开路电压（VOC）为在25°C的室温下约7至9V。然而，VOC随温度降低。因此可能需要多个光伏输出光电耦合器，取决于使用它们的环境条件或闸门，驱动MOSFET的阈值电压（Vth）（图1.3（1b））。离散MOSFET包含寄生体二极管。因此，在交流继电器应用的情况下，有必要如图1.3（1a）所示，连接两个MOSFET的漏极和源极端子（即MOSFET的漏极（源极）端子和相邻晶体管的源极（漏极）端子MOSFET）。相比之下，在直流继电器应用的情况下，单个MOSFET足以满足如图1.3（2）所示。光刻胶将光伏输出光电耦合器和MOSFET集成在一个包裹与光伏输出的组合相比，它需要更少的板空间光电耦合器和分立MOSFET。

　　光刻胶的缺点是其电流评级受到可集成在一个封装中的芯片尺寸的限制。PV+MOSFET组合的优点与传统机械继电器相比，PV+MOSFET组合不利并且对可切换的最大功率有限制。尽管如此PV+MOSFET组合具有优于机械继电器的几个优点

　　（1）无弹跳切换机械继电器具有物理触点。当触点打开时反弹噪声，可能会影响相邻设备的正确操作。相比之下，包括PV+MOSFET组合的半导体继电器没有弹跳噪声，因为它们没有机械部件（图1.5（b））

　　（2）触点打开/关闭循环次数无限制由于使用了机械接触。相比之下，半导体继电器如PV+MOSFET组合无机械老化和失效。

　　（3）高响应速度当响应速度优先时，PV+MOSFET继电器可以配置为更快地切换尽管这一优势取决于导通电阻和栅极驱动MOSFET的电容。因此，PV+MOSFET继电器可用于相位控制应用。

　　（4）降低电源电路的功耗因为机械继电器驱动电磁线圈，所以它们需要高达几十毫安。此外，可能需要单独的电源提供该输入电流的驱动电路。

　　相比之下，半导体继电器如PV+MOSFET组合只需要几到10毫安左右的输入电流1.5光伏输出光电耦合器的类型驱动MOSFET的光伏输出光电耦合器需要电路放电一些光伏输出光电耦合器包含放电电路，而其他电路则没有。最简单的光伏输出光电耦合器需要外部放电电路。在最简单的情况下，它是一个连接的电阻器在光伏输出光电耦合器的阳极和阴极输出之间。高值电阻器允许光伏输出光电耦合器提供开路电压（VOC）接近其VOC等级。然而，高值电阻器会减缓MOSFET的关断因为放电时间取决于驱动MOSFET和电阻值（CxR）。使用光伏输出的优势没有内部放电电路（如TLP3905）的光电耦合器在一定范围内调节开路电压和关断时间。相反，具有内部放电电路（如TLP191B）的光伏输出光电耦合器不提供但是需要更少的部件和更少的板空间和设计工作量。另一种类型的光伏输出光电耦合器，如TLP3906放电箝位电路，而不是仅在MOSFET。这些光伏输出光电耦合器提供由当LED快速开启时，光电二极管阵列（即开路电压）无衰减MOSFET栅极关闭时放电。它们简化了系统设计并提供出色的电光特性！

　　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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