光耦继电器输入驱动电路！-先进光半导体

　　光耦是光源和光敏探测器的组合。在光耦合器或光子耦合对中，通过在透明绝缘间隙的一侧产生光并在间隙的另一侧检测到光而实现耦合，而两侧之间没有电连接（除了少量的耦合电容）。在光耦继电器中，光是由红外发光二极管产生的，光探测器是一个硅二极管，它驱动放大器，例如晶体管。硅材料的灵敏度在LED发射的波长处达到峰值，从而产生最大的信号耦合。

　　如果光耦的输入是一个LED，则输入特性将是相同的，与所使用的探测器类型无关。LED二极管特性如图1所示。正向偏置电流阈值显示为约1伏，电流呈指数增长，在1.2至1.3伏的VF下，IF在1mA至100mA之间的有效范围。正向偏置阻抗的动态值取决于电流，如图所示，RDF和ΔR的插入图所示。在雪崩击穿之前，反向泄漏在毫安范围内。

　　LED等效电路如图2所示，以及组件的典型值。如果需要计算机建模，可提供二极管方程，并为红外LED提供方程常数。注意，结电容较大，并随施加正向电压而增加。电容随外加电压变化的实际曲线如图3所示。正是这种由驱动器阻抗控制的大电容影响了LED的脉冲响应。电容必须在结电流产生光发射之前充电。在快脉冲条件下，这种效应会导致外加电流和光发射之间产生10-20纳秒或更长的固有延迟。

　　在正向模式下使用偏压LED。由于电流在阈值以上迅速增加，因此器件应始终以电流模式驱动，而不是电压驱动。实现电流驱动的最简单方法是提供一个串联的限流电阻器，如图4所示，这样VAPP和VF之间的差值在根据其他标准确定的所需IF处通过电阻器下降。图中所示为与LED反向平行安装的硅二极管。该二极管用于保护LED的反向击穿，是实现该保护的最简单方法。在反向雪崩区，必须保护LED不受过度功耗的影响。少量反向电流不会损坏LED，但必须防止意外的电流浪涌。

　　LED正向电压的负温度系数为1.05mV/°C，其变化如图5所示。

　　红外发光二极管的亮度随着正向电流（IF）和时间呈指数缓慢下降。图6以20000小时的实验数据为基础绘制了光降解量的图表。50%的退化被认为是失效点。在光隔离器电路的初始设计中必须考虑到这种退化，以便在设备的设计寿命内降低电流传输比（CTR）并保持在设计规范范围内。此外，对中频驱动器的限制被证明可以延长设备的使用寿命。

　　在某些情况下，LED的特定阈值应高于二极管VF的正常1.1伏。该阈值调整可通过电阻器分流LED获得，电阻器的值由施加电压、串联电阻器和所需阈值之间的比率确定。的电路显示这些值之间的关系。计算将确定给定的IFT和VA所需的电阻值。串联几个LED以共享同一个IF也是非常合适的。串联的VF是单个VF的总和。齐纳二极管也可以串联使用。

　　如果输入电压是可逆或交流的，并且需要检测输入的相位或极性，则可以使用图8中的双极输入电路。单独的光耦可以控制不同的功能或并联成极性独立。注意，在这种连接中，LED以反向偏置相互保护。

　　华南微半导体是专业的LED光电控制器件、光电耦合器、光MOS继电器、LED外延芯片的高新设计创新型企业，总部位于广东省深圳市南山区高新技术园区内，并在杭州、上海和香港设有研发中心和销售服务支持中心。公司专注于为客户提供高效能、低功耗、低阻值、低电容等各类特殊应用的光电耦合器产品，并可根据客户需要，为客户提供定制类的产品设计及生产，使客户的产品更具有市场竞争优势。本司的高低压继电器光耦具有在行内领先的研发实力，成功设计并量产了60V、400V、600V等不同负载电压、各种负载电流光电耦合继电器，广泛应用于家用电器、智能电网、工业测控、5G通信、工控设备等领域。