深度了解光耦结构和如何延长常规使用的寿命?

  光耦的好处是能够消除阻抗失配,并能在较小的封装尺寸中实现高隔离电压和极佳的抗噪声性能。此外,光耦还能够适用于传输直流和交流信号、模拟和数字信号,以及中低频信号。

  光耦在电路中的主要任务分别是:将使用者与危险的电气系统隔离开、将低压控制电路与高压电路隔离开、为电路系统提供过压保护。

  电源适配器、家电用品、智能手机的充电器--这些都是需要在两个电路之间进行电气隔离的应用。电气隔离能够最终靠使用譬如变压器、电容和光耦等不同的方式来实现。

  最简单的光耦合器是由红外 LED与光电晶体管耦合形成的,因为由光实现耦合,故二者之间能轻松实现电气隔离。当 LED 发光时,光电晶体管会产生电流,电流强度与光强度成正比。

  市面上有两种类型的光耦合器:直流输入型光耦和交流输入型光耦。直流输入型光耦在输入侧仅有一个 LED,因此只能输入单向电流。这种光耦通常用于开关应用。

  交流光耦具有两个反向并联的 LED,使得输入电流能够双向流动,从而使每半个周期的交变输入信号都能输出一个半波。

  隔离电压是一个重要参数,该参数由爬电距离、电气间隙和绝缘厚度(或者可以说是封装厚度)决定。不同的封装尺寸和类型以及各种引脚类型(DIP4、SOP4、LSOP4、THT 和 SMT 封装等)使得工程师能够为每个应用选择正真适合的元件。

  描述光耦性能的一个重要参数是电流传输比 CTR。它的定义是光电晶体管产生的电流 IC与流过 LED 的电流 IF的比值。

  为了使产品能够稳定工作,当电路设计中包含光耦时,一定要了解 CTR 值会受环境和温度的影响以及会随时间推移不断降低。

  电路设计的主要考虑因素之一是预期寿命,它取决于产品本身以及其中所包含的单个元件的寿命。在考虑元件时,有些元件可能会完全失效或跟着时间的推移性能直线下降。对于光耦合器而言,CTR 性能会跟着时间的推移而降低,详细情况取决于工作条件。

  对于可靠性测试而言,缩短压力测试的时间并预测正常使用条件下的最终寿命是非常有意义的。在更高的温度和电流的条件下测试光耦时,器件老化的过程比在正常工作条件下要快得多。

  CTR 的老化速度取决于工作时的正向电流 IF 和工作时的环境和温度TA。必须要格外注意的是,能够最终靠降低 LED 的工作时候的温度并降低驱动正向电流来减缓 CTR 老化。

  正向电流对于预期CTR 老化率以及上班时间的关系。现场工作参数:100% 占空比、80°C 环境和温度、正向电流如图所示。压力测试参数:1000 小时测试,110°C 测试温度,30 mA 正向电流。

  温度对于预期CTR 老化率以及上班时间的关系。现场工作参数:100% 占空比,5 mA 正向电流,环境和温度如图所示。压力测试参数:1000 小时测试,110°C 测试温度,30 mA 正向电流。

  此外,对需要高可靠性的关键产品,例如医疗设施,光耦器件的可靠性能够最终靠老化筛选工序来进一步提升。但为了尽最大可能避免设备被损坏,进行该工序时的老化参数应控制在最大额定值以下。

  其中MPH-341和MPH-314系列光耦合器很适合驱动电源逆变器和用于电机控制的逆变器和MOSFET;它包含一个LED光学耦合到一个具有功率输出级的集成电路;光耦合器在-40°C~+110°C的温度范围内保证其工作参数。

  美阔光耦系列新产品可大范围的应用于:开关模式电源、可编程调节器、家用电器、办公设备、隔离的IGBT/电源MOSFET门驱动器、工业逆变器、交流/无刷直流电机驱动、感应加热,不相同的型号光耦应用不同。

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  原文标题:深度了解光耦结构和如何延长使用寿命?

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