通用贴片式器件及应用电路(二) 光电耦合器及其应用(1)

光电耦合器(以下简称光耦)是一种发光器件和光敏器件组成的光电器件。它能实现电—光—电信号的变换,并且输入信号与输出信号是隔离的。目前极大多数的光耦输入部分采用砷化镓红外发光二极管,输出部分采用硅光电二极管、硅光电三极管及光触发可控硅。这是因为峰值波长900～940n     

什么是光电耦合器？

光电耦合器也称为光电隔离器或光耦合器,有时简称光耦。这是一种以光为耦合媒介,通过光信号的传递来实现输入与输出间电隔离的器件,可在电路或系统之间传输电信号,同时确保这些电路或系统彼此间的电绝缘。     

电子器件

0500319 光电耦合器的结构设计及封装胶特性分析[刊,中]／田浦延／／固体电子学研究与进展．-2005,25(3)．-340- 343,397(D) 研究了光电耦合器的结构设计,分析了光耦器件的两种不同光传输结构,计论了重要参数CTR和BV 随绝缘距离的变化以及VB与封装尺寸的关系。分析了用于不同光传输结构光耦的内外封装胶特性,对几种不同的封装胶通过光谱测试实验讨论其成分与特性。参4     

线性光电隔离电路的设计

光电隔离是数据采集和控制系统抗干扰的一项重要措施,由于光电耦合器件的非线性,对模拟量的光电隔离会带来较大信号失真。为了提高光电隔离电路的线性度,采用负反馈方法把光耦器件的输出电流反馈输入端。进行光电隔离电路的静态特性试验。试验结果表明：当输入信号在0～5 V时,光电隔离电路的输出失真最大为27 mV,线性度为0.014%。     

基于低频电噪声的光电耦合器可靠性筛选方法研究

低频电噪声是表征电子器件质量和可靠性的敏感参数,通过测试低频噪声,可以快速、无损地实现光耦器件的可靠性评估。通过开展可靠性老化对光电耦合器低频噪声特性影响的试验研究,提出基于低频段宽频带噪声参数的光电耦合器可靠性筛选方法,并将可靠性筛选结果与点频噪声筛选方法结果进行对比分析。结果表明,与点频噪声参数等现有方法相比,宽频带噪声参数可以更灵敏和准确地表征器件可靠性,同时计算简便,基于宽频带噪声参数的光电耦合器可靠性筛选方法可以实现更为准确合理的可靠性分类筛选。     

交流电压隔离取样与光耦的线性化应用

提出了一种结合光电耦合器线性化应用的交流电压信号隔离取样电路。介绍了光耦器件在模拟信号隔离测试中的应用,并且指出了保证测试精度需要采取的措施。     

光电耦合器的结构设计及封装胶特性分析

研究了光电耦合器的结构设计,分析了光耦器件的两种不同光传输结构,讨论了重要参数CTR和BV随绝缘距离的变化以及BV与封装尺寸的关系。分析了用于不同光传输结构光耦的内外封装胶特性,对几种不同的封装胶通过光谱测试实验讨论其成分与特性。     

光电耦合器封装及相关失效机理

与一般的半导体器件相比,光电耦合器的工作原理、结构和封装设计独具特色。光耦的失效机理除与单独的LED、三极管相同外,还有它独有的失效机理。在简单介绍光耦的工作原理与封装结构的基础上,重点分析了几种与光耦封装有关的失效机理:导光胶或反射胶工艺控制不佳导致胶开裂、起皮;光耦内部材料间热膨胀系数不匹配,内部电连接开路;内部沾污产生腐蚀;塑料和内部有机胶吸潮发生"爆米花效应";外部电路异常导致光耦失效。并针对各种失效机理提出了改进措施。     

线性光电耦合器关键传递性能参数测试方法研究

线性光耦与普通光耦内部结构不同,因此普通光耦的测试方法不适用于对线性光耦的参数测试。针对线性光耦的传递性能参数缺乏统一的测试方法的问题,文中选取带宽、传递系数、非线性度三个关键参数进行测试方法研究。其中带宽使用脉冲测试方法,传递系数使用电流测试方法,非线性度使用公式法计算。选取HCNR200线性光耦为研究对象,仿真HCNR200线性光电耦合器的带宽测试,试验测试HCNR200线性光耦实物的带宽、传递系数及非线性度,进行误差分析。试验结果表明,测试方法能够有效反应器件的传递性能,具有较高的准确性。     

基于低频噪声检测的光耦器件可靠性频域筛选新方法

针对光耦器件的可靠性筛选,本文提出全频段阈值筛选方法检测光耦器件内部低频噪声。根据光耦器件内部的低频噪声完成光耦器件可靠性的筛选。实验中利用光耦器件测试系统检测200只光耦器件内部的低频噪声,计算这200只光耦器件全频段平均噪声谱,确定筛选阈值,再根据光耦器件可靠性分类标准,判断被测器件可靠性等级。     

光电耦合器内部水汽含量控制

分析了光电耦合器内部水汽的来源,在此基础上提出了降低产品内部水汽含量的方法,提高了元器件的质量和可靠性.对比了改进前后产品的内部水汽含量.     

光电耦合器总剂量辐照的噪声表征

 本文在研究光电耦合器工作原理、辐照理论及1/f噪声理论的基础上,分析了光电耦合器辐照噪声产生机理及特性,建立了光电耦合器总剂量辐照损伤噪声模型.研究结果表明,随着辐照总剂量增强, LED及光敏管氧化层中引入的氧化层陷阱密度增多,载流子数涨落增强,从而使电压噪声功率谱密度增加.实验结果验证理论分析的正确性,电压噪声功率谱密度可作为光电耦合器辐照损伤表征参量.     

基于噪声奇异性的光耦器件爆裂噪声检测新法

为了准确客观地检测出爆裂噪声的存在,提出了基于噪声信号奇异性的光耦器件爆裂噪声检测方法.通过对光耦器件噪声样本的计算发现,含有大量爆裂噪声的样本,其平均H(o)lder指数接近于0,反映到局部奇异性指数分布直方图中,其最可几率所对应的h值也在0值附近.而不合爆裂噪声的样本平均H(o)lder指数则在-0.3附近.实验证实了奇异性检测方法可以明晰地区分良品组与次品组光耦器件.噪声奇异性参数可以作为爆裂噪声是否存在的客观依据.     

晶体管输出型光电耦合器长期储存寿命研究

介绍了两种长期储存寿命的考核方法,通过对晶体管输出型光电耦合器进行加速寿命试验,记录数据并进行统计分析,利用寿命模型推算出了晶体管输出型光电耦合器常温下的储存寿命。     

新型小尺寸高速光电耦合器的设计与实现

设计了一种新型的小尺寸高速光电耦合器,器件采用单路集电极开路输出,注重空间的利用效率,以满足高速、小体积和高可靠性的要求.介绍了电路设计原理和结构参数设计,并进行了参数测试,结果表明器件满足设计要求.     

一种MHz光耦隔离放大器的设计与分析

本文设计了一种基于高线性度高带宽模拟光耦HCNR201芯片的MHz光耦隔离放大器电路,主要应用于计算机数据采集系统中,对其信号进行隔离从而实现过电压保护和提高共模抑制比.HCNR201光耦器件具有双光电二极管结构,使电路在输入端构成反馈环节,消除了光耦的电流传输比对直流增益的影响,为了方便分析建立了它的等效电路.利用线性控制系统的理论方法建立了所设计的隔离放大器电路的数学模型,推导出了电路的传递函数,对电路进行了理论分析和参数优化,并给出了分析设计结果.同时研制了隔离电路并对其进行了实验测试,实验结果与理论分析结果比较一致,符合设计要求,其理论分析方法可以为类似电路设计提供参考.     

存在不稳定失效现象光耦的失效分析研究

光电耦合器4N55/883B发生一例两管腿间阻值小稳定的失效,并且在进行失效分析的过程中,该失效现象消失.经过运用一系列的失效分析技术方法进行试验,并结合理论分析,最终确认了该失效案例的失效机理,明确了失效原因,得到该失效为过电应力导致器件烧毁失效的结论.采用了包括图示仪检测、X光检查、扫描电子显微镜(SEM)检查、能...     

高压隔离高线性度光电耦合器

研制了一种高压隔离高线性度光电耦合器.采用混合集成技术,在6DIP陶瓷管座内成功制作出了高压隔离线性光电耦合器.叙述了该器件的工作原理、工作特性及设计考虑,并在在此基础上进行了实验,实验结果表明此器件具有结构简单、精度高、线性度好的优点.     

一种四通道贴片式高速光电耦合器

研制了一种新型的四通道贴片式高速光电耦合器.介绍了该光电耦合器的结构、工作原理、参数设计、特点和参数曲线,并简述了其制作工艺.设计中采用独立腔体分隔技术,将四条光路完全从物理上分离,彻底杜绝多路光信号间相互干扰.该光电耦合器采用SOIC-16金属陶瓷管壳气密性封装,具有工作速度快、功耗低和体积小的特点.     

Heric逆变器驱动电路研究与设计

传统Heric逆变器各个桥臂采用相同的驱动电路,造成保护功能的重复,文章针对Heric逆变电路上下桥臂的导通状态,对逆变器上、下桥臂驱动电路的功能进行了划分,分别设计了上、下桥臂驱动电路,使其实现互补配合的保护功能,并针对驱动电路中光耦隔离芯片输出失真的问题,在光耦输入侧加入驱动增强电路。对驱动电路进行测试,实验结果表明该驱动电路可靠性较高,在占空比变化范围较宽时失真度小,逆变器输出波形较好。