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开关电源中的安规器件----光耦
阅读: 1650 |  回复: 29 楼层直达

2021/03/15 14:52:03
1
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长

大功率开关电源以及现在PD快充,总会见到光耦这个安规器件,且也是安规认证中不可缺的一个器件,今天就班门弄斧介绍下这个安规器件;

光耦,也叫光电耦合器,或者光电隔离器,它是由红外发射二极管与接收二极管或者三极管晶闸管等组成,根据应用不同接收部分的可以更改为其他的半导体器件,当然,还有就是我们肉眼能看到的环氧树脂,通常有白胶跟黑胶,每个厂家工艺不同,用料不同;

那么问题来了,什么是隔离,为什么需要隔离?

隔离是指电荷无法通过由一个电路转移到另一个电路,双方只能靠其他的方式交换信息;

为什么需要隔离,为了抑制电压的突变,共模电压、高低电平等,以及需要符合安全和法规标准。

光耦的主要选型参数;

1.绝缘耐压(Viso);

2.电流传输比(CTR);

3.LED端的驱动电流(IF);

4.受光侧电压(Vceo,Veco);

5.输出传输延时参数(tPLH/tPHL)、脉宽失真(PWD);

6.共模抑制比(CMR);

下面两张图片某公司产品选型手册上数据,可以看到有两种不同的参数,图一就是我们常用的电晶体光耦,图二是高阶光耦;

                                                              图一

                                                              图二

1.绝缘耐压(Viso):目前常用的封装是3750V跟5000V(现在还有隔离电压10KV以上的光耦器件推出),这个参数的定义是由安全法规标准定义的,相信大家也都不陌生,IEC(国际电工委员会),VDE(德国电工协会),UL(美国安全检测实验室公司)等,当然还有国标3C以及CQC,绝缘电压主要是有爬电距离跟电气间隙决定,关于电气间隙跟爬电距离就不再解释了,电源行业的同仁们应该都知道这个参数;

2.电流传输比(CTR):电流传输比是有一个固定的范围,影响CTR值得参数有很多,从原材料端来讲,LED的效率、内部环氧树脂的透光率、受光源的效率以及放大器的增益,从实际应用来讲,跟IF驱动电流以及环境温度有关,并会随着使用的时间逐渐衰减,跟LED类似,存在光衰现象,CTR值计算公式 =Ic÷If×100%;

一般电源行业以及快充行业会选择B档跟C档两种范围

3.LED端的驱动电流(IF):采用高效LED和高增益接收电路,能够降低驱动电流,从而降低功耗,一般规格书定义是5mA,一般实际使用中不会用到5mA参数,会比这个参数更小;

4.受光侧电压(Vceo,Veco):这部分电压指的是受光源侧两端的电压,每个厂家不同,电压会有区别,这个就需要结合自身电路去选取合适的参数;

5.输出传输延时参数(tPLH/tPHL)、脉宽失真(PWD):这类参数一般在工业应用比较多,例如:高速光耦对于这个时间会有要求,对于传输速率有要求的,需要关注这个参数,一般普通的816或者817传输速率为10K以下;

6.共模抑制比(CMR);共模抑制比在每个微秒光耦能够容许最大共模电压的上升或者下降率,这个参数也是针对工业应用中,比如电机启动和制动过程中都会带来极大的共模噪声。

标签 光耦
2021/03/15 15:50:31
2
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长

继续更新哈

今天主要讲选用光耦器件时,如何去看规格书中的一些图表;

举例:普通的816

这两张图纸是提供给我们一个限定的范围参考,假设环境温度为80℃,在初始设计时就该先把IF、PC可能衰减考虑进去。

工作区

饱和区

此张图就是找个基准点,例如IF=5mA,我们可以看到CTR的基准点是1,若IF为2mA时,则CTR的基准点为0.7,所以我们再转换时需要注意CTR的转换率;

此图是IC与pc、VCE的一个设计参考点,假设VCE=4.2V时,IC=35mA;

定电流测试方法,设定温度为25℃时,基准点为1,当有温度变化时,会导致CTR的变化率变动


2021/03/15 16:57:47
3
电源网-静静
电源币:4929 | 积分:5018 主题帖:376 | 回复帖:546
LV9
军长
期待
2021/03/15 19:37:21
4
水乡电源[版主]
电源币:372 | 积分:70 主题帖:10 | 回复帖:821
LV9
军长

楼主说,光耦,也叫光电耦合器,这话不对,

光电耦合器是光耦的全名,简称光耦。

2021/03/16 09:28:42
5
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
版主说的对,应该反过来说
2021/03/23 16:26:32
13
dog41
电源币:1126 | 积分:21 主题帖:48 | 回复帖:244
LV6
团长

学习啦

2021/03/24 08:36:50
15
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
一起学习哈
2021/03/24 16:06:27
23
k6666
电源币:977 | 积分:6 主题帖:100 | 回复帖:594
LV9
军长
开关电源安规器件除过安全距离、耐压、绝缘、过载等还有哪些了?不同功率要求有规范吗?
2021/03/23 16:54:39
14
荧火
电源币:47 | 积分:23 主题帖:11 | 回复帖:47
LV4
连长
楼主说一下线性光耦呀。
2021/03/24 08:37:20
16
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
线性光耦,后续再讲
2021/03/24 16:47:31
24
boy59[版主]
电源币:1622 | 积分:113 主题帖:88 | 回复帖:365
LV9
军长
坐等更新。
2021/03/22 17:28:22
6
飞翔2004
电源币:3979 | 积分:14 主题帖:183 | 回复帖:879
LV9
军长
一般在电源的实际应用中,来料时都检测光耦的哪些参数?
2021/03/22 21:43:18
7
zhenxiang
电源币:1261 | 积分:17 主题帖:167 | 回复帖:1594
LV10
司令
隔离电压3750和5000的怎么选择对应怎样的安规标准请教
2021/03/24 08:41:37
18
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
这个可以根据爬电距离跟电气间隙来决定隔离电压,普通的817系列就是3750,还有一种宽脚距的,耐压可以达到5000
2021/03/24 08:38:53
17
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
来料的话,检测下绝缘耐压,CTR值,以及VCEO&IF之类的参数
2021/03/22 22:46:47
8
yujunice
电源币:26 | 积分:47 主题帖:3 | 回复帖:114
LV4
连长
光耦通过连接初次级,将次级电压的输出情况反馈给初级的MOS,通过控制MOS的开通与关断来调节占空比,进而调节次级输出电压,有压降的时候(重载)进行升压,过压的时候(空载)进行降压,然后又因为光耦可以通过电-光-电来传输,所以可以满足初次级加强绝缘的要求。
另外再请教一下,为啥光耦短路初级会爆?过载的时候(比如短路)光耦还有作用么?5 R# }% v* l; ^: Z2 M0 \
光耦在正常工作过程中应该有一定的额定输出吧,要不然就只能向一个方向调节,而不是可以上下调节,而且调节也是有一定范围的,会有饱和的存在,对吧?
2021/03/22 22:47:31
9
yujunice
电源币:26 | 积分:47 主题帖:3 | 回复帖:114
LV4
连长
很多开关电源中会用到光耦,请教光耦在开关电源中的作用是什么,电气隔离?隔离的是初次级么?反馈?反馈机制是?
2021/03/24 08:52:31
22
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
主要是电气隔离,以及反馈信号,隔离初次电压,并符合安规要求
2021/03/23 12:05:07
10
ZH电子达人
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:20
LV2
班长
以前用的TLP521-1-2-4的都用过,偶尔用过PC817,以前国产比较少,用东芝TLP521比较多,最近几年光耦国产(包括弯湾) 用的不错用过TLP181等,也出现了高耐压的光耦。使用效果线性度不错,还有高速的光耦。速度达到要求,基本达到进口水平。
2021/03/23 14:38:27
11
lihui710884923
电源币:495 | 积分:1 主题帖:177 | 回复帖:556
LV9
军长
光耦在实际使用过程中,817用的非常多的,楼主可以结合实例分析一下如何让选型
2021/03/24 08:48:33
20
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
一般针对电源部分来讲,选取817的居多,电表类的,816居多,选取光耦的时候,我们需要考虑到绝缘耐压、VCEO、IF、以及CTR,这些都是普通级应用所要考虑到的,但是针对对于通讯速率要求高的情况下,816/817就不适合了,因为它最大的通讯速率为10KHZ以下
2021/03/24 08:51:39
21
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
是的,最近这几年国产的光耦器件厂家也有很多,也广泛应用于一些LED驱动以及适配器,但一些对于产品质量要求高的,还是延用东芝,安华高,光宝,亿光等品牌
2021/03/23 15:31:49
12
www297743
电源币:7 | 积分:20 主题帖:0 | 回复帖:18
LV2
班长
光耦器件我们公司还是用的台湾的居多,感觉比国产的要稳定得多
2021/03/24 08:44:06
19
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
单纯从稳定度来讲,台系产品仅次于欧美&日韩厂家,国产器件,还需要一定的进步,当然,国产的器件有价格优势
2021/03/30 12:07:28
25
dy-UqDMl5Gd
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:3
LV1
士兵
以前做研发的时候不太重视光耦的选择,看完文章后觉得光耦也是一个非常重要的qi jian
2021/03/30 15:18:08
26
XHH9062[实习版主]
电源币:1776 | 积分:38 主题帖:13 | 回复帖:533
LV8
师长
每个器件的存在都是有实际的用处的,每个器件都不容忽视
2021/03/30 22:38:58
27
水乡电源[版主]
电源币:372 | 积分:70 主题帖:10 | 回复帖:821
LV9
军长

早期的彩电开关电源,冷底板,三洋83机芯,

没光耦,彩电不是照样稳定工作。

2021/04/01 11:33:23
28
iszjt
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:15
LV2
班长
开关电源一般是光耦与TL431构成的反馈电路可不可以用运算放大?
2021/04/01 14:32:38
30
水乡电源[版主]
电源币:372 | 积分:70 主题帖:10 | 回复帖:821
LV9
军长

当然可以用运算放大器。恒压恒流用LM358、LM324   这是常用的。把431当成基准。

就可以了

2021/04/01 13:38:58
29
1260086278
电源币:21 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:11
LV2
班长

碰到光耦就怕光衰,以前有一个产品就是光衰出的问题,我们一般都选用进口的,光衰有什么好办法处理吗?

如果要求高的地方我们都选容隔或磁隔,

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