引言---光耦合器(也称作光隔离器)是半导体器件,容许电信号在电路或系统之间传送,并保证电路或系统之间被电气隔离。典型的双列直插式(DIP)光耦合器包含三个基本单元：一个红外(IR)发光二极管(LED)、一个输出光电检测器,以及对于相互连接至关重要耦合介质。---当正向电流(If)通过LED时,电子被转换成光子。辐射能量通过光耦合介质发射并到达检测器的表面,在此处光子又被转换成电子。光电检测器(在很多情况下称为光电晶体管)的设计具有
引言
--- 光耦合器 (也称作光
隔离器) 是半导体器件,容许电信号在电路或系统之间传送,并保证电路或系统之间被电气隔离。典型的双列直插式 (
DIP)光耦合器包含三个基本单元：一个
红外(
IR) 发光
二极管(
LED)、一个输出
光电检测器,以及对于相互连接至关重要耦合介质。
---当正向
电流(If) 通过LED时,
电子被转换成光子。辐射能量通过光耦合介质发射并到达检测器的表面,在此处光子又被转换成电子。光电检测器 (在很多情况下称为光电晶体管) 的设计具有较大的基极区域,因此具有较大的基极-集电极结区域,及较小的发射极区域。如果基极和发射极接地,而正电压接在光电晶体管集电极的两端,则该器件可作为
光电二极管运作。这样电流从集电极流向基极,在负载
电阻(RL) 上产生电压降。结
电容(Ccb) 会产生与输出电压上升时间相对的输出电路时间常数 (RL*Ccb) 。输出电流在这种配置下会很小,因此这种连接通常不使用。
---耦合介质可优化从LED发射至光电检测器的光线传送。耦合介质必须对发射波长呈光学透明并且具有高折射指数。有时在透明的耦合介质上制作
反射涂层,用以优化耦合效率。耦合介质和反射涂层必须仔细选择,以限制在连接线和以GaAs或AlGaAs为基础LED上产生的热机械应力。
---最常见的电路应用是让基极连接开路。这样,总体集电极电流较光产生的电流大很多,并且比之前配置的电流高出数百倍。但也带来了减慢工作速度的问题。这种连接的输出时间常数为 (RL*Ccb)。光电晶体管的输出电流与砷化镓二极管的输入电流之比被称为电流传输比 (
CTR)。
---光耦合器的一种普通应用是
开关电源。在保持信号完整和安全性的情况下,提供从次级低压边到初级高压边的隔离反馈,以便进行控制。除提供高度电气隔离外,光耦合管亦可提高差模与共模信号之比。
---DIP封装 (见图1) 广泛应用于集成电路封装,以及普通光耦合器封装。光耦合器DIP封装一般有4、6、8或16引脚等不同型号。
---P-DIP光耦合器封装可进行一些改进。例如,光耦合器封装需要昂贵和耗时的过铸模工艺。在过铸模工艺中,铸模混合充胶剂将光耦合器封装的其他部分封装起来。除了过铸模工艺本身以外,还要使用铸模材料清除工艺 (如树脂切除和残胶切除工艺) 来除去多余的铸模混合物,因而增加了光耦合器封装的制造时间和制造成本。此外,还需要投入大量资金来制造不同外形因数 (如4、6、8脚封装)的铸模。因此,如能取消过铸模工艺,就可降低生产光耦合器封装的相关时间和成本。此外,DIP光耦合器封装不利于
PCB表面贴装,引脚必须进行整形,以便适应常有微小裂纹危险出现的表面贴装回流焊,并影响元件的可靠
