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：I

=5 ma Vce=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I F ，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 Cosmo KPS2801-B 实测数据： ● 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 Cosmo KPS2801-B 实测数据（单体）：

CE F ● 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I F

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；

5.7 Ic,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 。

5.8 CTR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；

5.9 CTR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；

5.10 Vce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=100 0C ）

● 由图表可看出：漏电流I CBO 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R L, 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TLP 281能否替代 csmo2801 NEC2801 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):

(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

光偶选型指导

(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;

光耦选型经典指南

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