通信电源用超小型光电耦合器件  2012/3/1

  近年来,通信电子设备由于Internet普及应用获得了长足发展。这些通信电子设备在实现高功能化的同时,自身不断小型化,而其中内置的板上电源部件（On-board Power Supply Block）,正逐渐成为其小型化的障碍。在板上电源部件里,光电耦合器件是占居空间较大的器件之一,因而成为板上电源部件进一步小型化的关键。
图1是当今流行的板上电源的示意图。从图中可以看出,光电耦合器件（photo coupler）是板上电源原边和副边的隔离器件,同时肩负反馈和过压/过流保护作用。也就是说,它在以板上电源为首的开关电源里,可把副边输出反馈到原边,以便于调整电源输出。此外,因为过压/过电流需要实现保护,往往需要几个光电耦合器件。一旦大量使用光电耦合器件,它所占居的板上电源组装面积就相当可观的。为此,强烈要求研究与开发超小型光电耦合器件。本文选取PS29xx系列为例,介绍通用超小型光耦合器件的特点,内部结构,可靠性和符合各种安全规格的应用情况。

光耦合器件的特点和内部结构
光电耦合器件PS29xx系列具有以下特点：①削减组装面积——以往的PS28xx系列的组装面积较大（7.0×2.7mm2）,新产品PS29xx系列的组装面积仅为2.5×5.0mm2,节约面积30％以上。②高绝缘耐压——输入和输出之间的绝缘耐压可保证2500Vr.m.s,完全符合板上电源和通信设备市场需求。③适应安全规格——由于保证绝缘距离为0.4 mm,可适应以UL等各种安全规格,诸如BSI（附加绝缘）,北欧4规格（附加绝缘）、VDE、CSA等。④低封装高度——由于采用扁平封装,已将封装高度控制在2.0mm以下,故可用于调制解调器卡。⑤丰富的产品系列——按照用途设计受光晶体管,已开发出丰富多彩的系列产品供用户选购。
因为光耦合器是绝缘安全器件,因此,它与其他半导体器件的封装结构不同,而是有特殊结构要求。它的主要结构参数如下：① 空间距离（Air Distance）——是指输入侧和输出侧的外部引线距离;②沿面距离（Creepage Distance）——是指沿输入侧引线和输出侧引线之间模制（Mold）树脂的最短距离,若比最短距离还要短,则便有漏电的危险;③绝缘厚度（Insulation thickness）——是指输入侧和受光侧的导体之间的最小距离。
在一般的板上电源和通信设备市场上对光电耦合器件的要求如下：空间距离≥4.0mm,沿面距离≥4.0mm,绝缘距离≥0.4mm,必须满足这些要求,否则无法应用。以上所述的要求,正是光电耦合器件实用化的结构制约因素。PS289xx系列封装结构便是在上述的前提下,尽量削减组装面积而设计的：它的空间距离和沿面距离相等,确保为4.0mm;引线宽为0.4±0.1mm,引线的中心间距为1.27mm,其内部结构如图2所示。这种结构具备如下优点：①引线长度很短,接地面积的离散很小;②引线水平方向机械强度高。在内部结构里,充分考虑绝缘距离：①LED侧和受光器件侧的引线框之间距离最短;②LED侧的金属线和受光器件之间距离最短;③LED侧的金属线受光器件侧的金属线间距离最短。

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