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[導(dǎo)讀]電源適配器、家電用品、智能手機(jī)的充電器——這些都是需要在兩個(gè)電路之間進(jìn)行電氣隔離的應(yīng)用。電氣隔離可以通過使用譬如變壓器、電容和光耦等不同的方式來實(shí)現(xiàn)。

電源適配器、家電用品、智能手機(jī)的充電器——這些都是需要在兩個(gè)電路之間進(jìn)行電氣隔離的應(yīng)用。電氣隔離可以通過使用譬如變壓器、電容和光耦等不同的方式來實(shí)現(xiàn)。

光耦的好處是能夠消除阻抗失配，并且可以在較小的封裝尺寸中實(shí)現(xiàn)高隔離電壓和極佳的抗噪聲性能。此外，光耦還可以用于傳輸直流和交流信號、模擬和數(shù)字信號，以及中低頻信號。

光耦在電路中的主要任務(wù)分別是：將使用者與危險(xiǎn)的電氣系統(tǒng)隔離開、將低壓控制電路與高壓電路隔離開、為電路系統(tǒng)提供過壓保護(hù)。

光耦的結(jié)構(gòu)

最簡單的光耦合器是由紅外 LED與光電晶體管耦合形成的，因?yàn)橛晒鈱?shí)現(xiàn)耦合，故二者之間可以實(shí)現(xiàn)電氣隔離。當(dāng) LED 發(fā)光時(shí)，光電晶體管會產(chǎn)生電流，電流強(qiáng)度與光強(qiáng)度成正比。

市面上有兩種類型的光耦合器：直流輸入型光耦和交流輸入型光耦。直流輸入型光耦在輸入側(cè)僅有一個(gè) LED，因此只能輸入單向電流。這種光耦通常用于開關(guān)應(yīng)用。

交流光耦具有兩個(gè)反向并聯(lián)的 LED，使得輸入電流能夠雙向流動，從而使每半個(gè)周期的交變輸入信號都能輸出一個(gè)半波。

圖1：左：直流光耦；右：交流光耦

如何選擇合適的光耦合器？

隔離電壓是一個(gè)重要參數(shù)，該參數(shù)由爬電距離、電氣間隙和絕緣厚度（或者可以說是封裝厚度）決定。不同的封裝尺寸和類型以及各種引腳類型（DIP4、SOP4、LSOP4、THT 和 SMT 封裝等）使得工程師能夠?yàn)槊總€(gè)應(yīng)用選擇合適的元件。

CTR——光耦的重要參數(shù)

描述光耦性能的一個(gè)重要參數(shù)是電流傳輸比 CTR。它的定義是光電晶體管產(chǎn)生的電流 IC與流過 LED 的電流 IF的比值。

為了使產(chǎn)品能夠穩(wěn)定工作，當(dāng)電路設(shè)計(jì)中包含光耦時(shí)，一定要了解 CTR 值會受環(huán)境溫度的影響以及會隨時(shí)間推移不斷降低。

伍爾特電子光耦產(chǎn)品線的 CTR 值涵蓋 50% 到 600%，劃分為不同的區(qū)間范圍，客戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行選擇。

如何延長壽命？

哪些參數(shù)會影響光耦的壽命？

電路設(shè)計(jì)的主要考慮因素之一是預(yù)期壽命，它取決于產(chǎn)品本身以及其中所包含的單個(gè)元件的壽命。在考慮元件時(shí)，有些元件可能會完全失效或隨著時(shí)間的推移性能下降。對于光耦合器而言，CTR 性能會隨著時(shí)間的推移而降低，具體情況取決于工作條件。

光耦的壽命可能會超過幾十年，因此需要使用更嚴(yán)苛的條件來加速壓力測試。

對于可靠性測試而言，縮短壓力測試的時(shí)間并預(yù)測正常使用條件下的最終壽命是非常有意義的。在更高的溫度和電流的條件下測試光耦時(shí)，器件老化的過程比在正常工作條件下要快得多。

CTR 的老化速度取決于工作時(shí)的正向電流 IF 和工作時(shí)的環(huán)境溫度TA。需要注意的是，可以通過降低 LED 的工作溫度并降低驅(qū)動正向電流來減緩 CTR 老化。