经典光耦选型指南.docx
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经典光耦选型指南.docx
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经典光耦选型指南
光耦选型经典指南
1.0.目的:
针对光偶选型,替代,采购,检测及实际使用过程中出现的光偶特性变化引起的产品失效问题,提供指导。
2.0.适用范围:
本指导书适用于瑞谷光偶的设计,选型,替代等。
3.0.说明:
目前发现,因光偶的选型,光偶替代,光偶工作电流,工作温度设计不当等原因导致产品出现问题,如何减少选型,设计,替代导致的产品问题,这里将制订出相关指导性规范。
4.0.内部结构图及CTR的计算方法:
●规格定义CTR:
Ice/IF*100%(检测条件:
IF=5maVce=5V,2701,2801系列)
5.0.光偶主要特性分析,设计选型替代要求:
5.1外观尺寸:
设计,选型,替代注意:
●封装正确,本体MARK字迹要清晰,品牌正确,与技术规格书一致;
●替代时,如都为标准件封装,基本上装配没有问题,但需注意厚度是否与原料相同,是否满足整机的工艺要求。
5.2不同输入控制电流IF,CTR值不同;
●由图表显示,IF在5-15ma时CTR值最大;在小于5mA时(目前我们产品设计大多如此),CTR值一般小于正常额定规格值;
●附加CosmoKPS2801-B实测数据:
J16(2009年第16周生产)的光耦在室温下的CTR
IF(VCE=5V)
#1
#2
#3
#4
#5
#6
#7
1mA
88.3%
90.48%
90.57%
86.56%
87.1%
85.12%
87..39%
2mA
133%
130%
130%
125%
135%
122%
126%
3mA
150%
154%
154%
147%
151%
139%
150%
5mA
177%
187%
183%
177%
178%
170%
177%
J25(2009年第25周生产)的光耦在室温下的CTR
IF(VCE=5V)
#1
#2
#3
#4
#5
#6
#7
1mA
69.24%
78.61%
66.68%
66.41%
65.7%
75.5%
79.0%
2mA
97%
105%
110%
104%
101%
122%
126%
3mA
121%
121%
131%
132%
129%
151%
151%
5mA
166%
147%
174%
174%
173%
210%
196%
●评注:
IF不同,CTR不同,且差异非常大;不同DATECODE的也有差异,但在IF=5ma时,CTR值都在规格(130-260)范围内;
●设计,选型,替代注意:
设计时工作电流应接近来料的检测电流值(目前大多IF=5ma),否则应用的CTR值无法保证,产品动态性能将很差;
5.3不同环境温度,CTR值不同;
●由图表显示,CTR值与光偶的工作环境有关,温度太高或太低都小于常温附近的检测值;
●附加CosmoKPS2801-B实测数据(单体):
光耦随温度变化的CTR(%)
#1
#2
#3
#4
-40℃
149
147
137
130
25℃
170
172
176
167
85℃
140
143
149
141
注:
测试条件:
VCE=5V,IF为5mA
●评注:
温度不同,CTR不同,温度太高或太低都低于常温,且差异很大;
●设计,选型,替代注意:
产品在高低温CTR的值是否满足产品反馈环路的增益?
产品动态稳定吗?
开关机,输出是否产生震荡掉沟等不良,
5.4光偶有RL阻值大小及工作频带带宽要求;
●由图表可看出:
光偶有频带要求,如上图为KPS-2801光偶,工作频率基本在500KHZ以内,且对于高频工作时,RL(输出分压电阻)要小;
●设计,选型,替代注意:
产品工作频率,RL选取阻值务必在带宽内,且考虑IF电流大小,VCE工作压降;
5.5不同环境温度,输入控制电流可能产生变化:
●由图表可看出:
环境温度超过55-60度后,输入控制电流IF的最大值将随着温度上升而显著减小;
●设计,选型,替代注意:
选取合适的IF电流,使输入控制电流的变动都能及时反馈到输出端,保证产品反馈环的稳定;
5.6环境温度及功耗特性曲线
●由图表可看出:
光偶的输出部分(或集电极)功耗在低温时,在温度高时数值变小;
●设计,选型,替代注意:
1,器件常温时可提供功耗值;2,高温过程变化曲线;3,有必要计算产品在高温工作时光偶功耗值;4,替代时考虑常温功耗,高温状态替代料是否优于原料;
5.7Ic,If,Vce关系曲线:
●由图表可看出:
Vce必须大于一定电压,Ic才能达到最大,CTR值才会大;
●设计,选型,替代注意:
Vce在电路应用中,保证设计有一定的电压值,否则Ic将较小,CTR将较小,一般设计Vc应大于3V。
5.8CTR值与工作时间,工作电流,工作温度关系曲线:
●由图表可看出:
工作时间越长,CTR值越小;工作温度越高,CTR值越小;
工作电流越大,CTR值越小;
●设计,选型,替代注意:
在设计选型时,在规格书规定的工作环境温度下,为了保证产品足够寿命,需要选取合适的工作电流;
5.9CTR值与工作时间,工作电流,工作温度关系曲线:
●由图表可看出:
由于CB间接电容的存在,造成输入与输出信号间有个延迟时间,部分光藕在使用中将B极与地间加个电阻来减少延迟时间;
●设计,选型,替代注意:
在设计选型时,要了解光耦在信号传输时,有时间的延迟问题,因此选型根据产品的工作频率来选定不同传输速率的光耦,部分可通过调整电阻来改变频率响应;
5.10Vce漏电流Iceo大小与温度关系曲线:
Vce漏电流Icbo大小与Vce电压关系(T=1000C)
规格标识
Vce=12V
ICBO
Vce=20V
ICBO
Vce=30V
ICBO
2801
I41
0.25
A
0.34
A
0.44
A
测试条件:
Vin=12-30V,T=100度串联电阻两端电压值;
●由图表可看出:
漏电流ICBO与环境温度,工作电压有关;温度越高,漏电流越大,Vce越高,漏电流越大;
●设计,选型,替代注意:
在设计选型时,需选取Icbo小的光耦,电路中取合适RL,否则后续控制电路有可能错误导通;见案例6.3
5.11其他特性:
包括基本电气参数要求和器件参数最大值等;要留意如器件的热阻大小,绝缘耐压值等要求也会在实际应用中出现异常;
6.0实例:
6.1实例1:
目的:
东芝TLP281能否替代csmo2801NEC2801规格对比
6.2实例2:
目的:
工厂经过高温炉后,各工序NEC2801失效率高于COSMO2801,cosmo与NEC温度特性比较
COSMO(KPS2801)与NEC(PS2801-1)光藕温度特性比较:
(一)主要额定值温度特性比较
(1)COSMO(KPS2801):
(2)NEC(PS2801-1):
(3)区别:
区别项目
COSMO
NEC
总功耗
160mW
120mW
工作环境温度
T<115度
T<100度
(二)环境温度与功耗关系
(1)COSMO环境温度及功耗特性曲线
(2)NEC环境温度及功耗特性曲线
(3)区别:
温度点
COSMO功耗
NEC功耗
25度
150mW
120mW
50度
120mW
80mW
100度
70mW
30mW
(三)结论:
从规格书比较,COSMO(KPS2801)在温度特性上,比NEC(PS2801-1)有优越性;
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- 关 键 词:
- 经典 选型 指南