光电子器件选用注意事项及环境试验

时间： 2023-11-18 来源：数字隔离器专家公众号

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光电耦合器选用注意事项

光电耦合器是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二级管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时，发光器发出光线，受光器接受光线后产生光电流，从输出端流出，从而实现“电-光-电”转换。其具有体积小、寿命长、抗干扰能力强、输出与输入之间绝缘、单向传输信号等优点，因此在数字电路上获得广泛应用。但其选用须注意以下几点：

光电耦合器的驱动

当光电耦合器驱动端的TTL/LSTTL电路处于高电平输出态时，输出负载电流小，一般无法提供光电耦合器LED的正常工作电流。因此，一般不能将TTL/LSTTL电路的输出端直接接到光电耦合器的输入正极（V_F+），利用TTL/LSTTL电路的输出电流进行驱动。设计者应采用图1的方式进行驱动电路的设计。

图1 单通道产品的TTL/LSTTL接口电路

输入设计：I _F=，一般I_FL=0～250μA，I_FH=8～20mA

输出设计：I_O=，V_OL1为光耦输出端低电平电压；I_O为光耦输出低电平时对应的灌入电流。

光电耦合器的输出

图腾柱输出型的光电耦合器每通道的扇出能力为4个TTL门或者16个LSTTL门。

图腾柱输出型光电耦合器的输出电流I_O实际上是指：当光电耦合器的输出为低电平时，电源通过负载灌入光电耦合器的电流I_OL；而在光电耦合器的输出为高电平时，输出电流I_OH实际上是光电耦合器通过负载向外拉出的电流，I_OH最大通常不超过0.5mA。所以本说明书中的I_O指的是低电平输出灌入电流I_OL。设计者可参考图2的方式进行电路设计。

图2 多通道产品的TTL/LSTTL到TTL/LSTTL的接口电路

光电耦合器的选通端

如果光电耦合器带有选通端V_E，而设计中没有使用到该端口，通常应将选通端与电源端相连通。

电源滤波

数字式门电路输出型（含OC输出、TOTEM POLE输出、容性驱动型）和线性隔离型光电耦合器产品使用时，在电源线和地线之间，需加入合适的电容，滤除干扰信号。推荐的PCB层布线方式如图3所示：

图3 推荐PCB层布线图

光电子器件需进行的环境试验

光电子器件作为工程选用核心器件，为全面了解、评价、分析和提高产品的使用可靠性，在选用前需做以下可靠性检测：

物理特性测试项目

内部水汽：确定在金属或陶瓷封装的光电子器件内部气体中水汽含量。

密封性：确定具有内空腔的光电子器件封装的气密性。

ESD阔值：确定光电子器件受静电放电作用所造成损伤和退化的灵敏度和敏感性。

可燃性：确定光电子器件所使用材料的可燃性。

剪切力：确定光电子器件的芯片和无源器件安装在管座或其他基片上使用材料和工艺的完整性。

可焊性：确定需要焊接的光电子器件引线（直径小于30175mm的引线，以及截面积相当的扁平引线）的可焊性。

引线键合强度：确定光电子器件采用低温焊、热压焊、超声焊等技术的引线键合强度。

机械完整性试验项目

机械冲击：确定光电子器件是否能适用在需经受中等严酷程度冲击的电子设备中。冲击可能是装卸、运输或现场使用过程中突然受力或剧烈振动所产生的。

变频振动：确定在规范频率范围内振动对光电子器件各部件的影响。

热冲击：确定光电子器件在遭受到温度剧变时的抵抗能力和产生的作用。

插拔耐久性：确定光电子器件光纤连接器的插入和拔出，光功率、损耗和反射等参数是否满足重复性要求。

存储试验：确定光电子器件能否经受高温和低温下运输和储存。

温度循环：确定光电子器件承受极高温度和极低温度的能力，以及极高温度和极低温度交替变化对光电子器件的影响。

恒定湿热：确定密封和非密封光电子器件能否同时承受规定的温度和湿度。

高温寿命：确定光电子器件高温加速老化失效机理和工作寿命。

加速老化试验：

在光电子器件上施加高温、高湿和一定的驱动电流进行加速老化。依据试验的结果来判定光电子器件具备功能和丧失功能，以及接收和拒收，并可对光电子器件工作条件进行调整和对可靠性进行计算。

高温加速老化：加速老化过程中的最基本环境应力式高温。在实验过程中，应定期监测选定的参数，直到退化超过寿命终止为止。

恒温试验：恒温试验与高温运行试验类似，应规定恒温试验样品数量和允许失效数。

变温试验：变化温度的高温加速老化试验是定期按顺序逐步升高温度（例如，60℃、85℃和100℃）。

温度循环：除了作为环境应力试验需要对光电子器件进行温度循环外，温度循环还可以对管电子器件进行加速老化。温度循环的加速老化目的一般不是为了引起特定的性能参数的退化，而是为了提供封装在组件里的光路长期机械稳定性的附加说明。

最后，北京中科格励微公司依托中科院先进技术，在国内率先推出了自主知识产权的2通道GL120X和4通道GL140X系列数字磁隔离器，可有效替代进口ADI的ADuM系列和TI的ISO系列相关产品，隔离度可以达到5000V@1min，共模干扰能力可以达到50kv/μs，可满足手机充电器中反馈通道应用需求。产品广泛应用于消费、医疗、新能源、汽车电子、工业控制和国防领域。

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型号- ATW601,AT173,ATW721,AT174,ATW720,AT172,AT177,AT176,ATW723,ATC7723,AT2020,AT075L,AT2023,AT8801,AT2021,AT2022,ATC7720,ATC7721,ATN350,AT333J,ATN7720,ATN7721,ATN7723,AT2012,AT3223,AT2013,AT074L,AT2011,AT0631,AT0630,AT1722,ATN3120,AT0511,ATW501,AT17X,AT2041,AT3010,AT2042,ATM723,ATM721,ATN139,AT3011,AT2043,ATM601,AT3012,ATN261L,ATN137,AT202X,ATN138,ATM720,ATN135,ATN136,AT2601,ATH87BT,ATN3150,ATW611,ATS258,ATS259,AT3120,AT2031,AT4NXX,AT7723,AT2032,AT2154,AT2033,AT7840,ATC87AT,AT8016,AT0530,AT7720,AT7721,AT0531,AT852,AT0534,ATN3140,AT201X,AT851,ATC261L,ATV25X,ATC53X,ATC79A,AT330J,AT2222,ATM343,ATM3011,AT2223,AT58X,ATM341,AT0721,ATM3013,AT127,AT0720,ATM3012,AT0723,ATC79B,AT0601,ATX213,AT22X,AT481,ATH11L2,AT480,AT4AXX,ATH11L1,ATH11L3,AT308X,ATC790,ATM456,AT2213,AT357,AT358,ATH87AT,AT21X,AT6N136,AT6N135,AT6N138,AT6N137,AT155,AT6N139,AT332J,ATY258H,AT827,AT2122,AT825,AT826,ATM3031,ATM3033,AT3213,ATM3032,AT101X,AT0501,ATM480,ATM481,ATX223,AT331J,AT816,AT817,AT25A,AT814,AT815,ATM3020,AT3H7,ATN201,AT3H4,AT818,ATM3022,ATM3021,AT0611,ATN200,ATM3023,ATM301X,AT452,ATV21X,ATV45X,AT451,ATN6N139,ATN6N137,ATC511,ATN6N138,ATN6N135,ATN6N136,AT305X,ATM3051,AT208X,ATM3053,ATM3052,AT1213,AT54X,AT42X,ATM303X,ATC4504,ATC4506,AT562,AT563,AT252A,AT561,AT3061,AT3062,ATC501,AT3063,AT41X,ATM3042,ATC74L,ATM3041,AT304X,ATM3043,AT314,AT553,AT817X-UNY-W,ATM302X,AT53X,ATV258,AT350,ATC63X,ATV256,AT354,ATH790,AT4506,AT226,AT223,AT4504,ATM305X,AT224,ATV254,AT56X,ATV252,ATV253,6N137,6N136,AT581,AT343,AT222,6N135,ATS258H,AT340,AT582,AT341,AT3H74,AT583,AT41XS,AT3082,AT3083,AT3081,ATN4506,ATN4504,AT306X,ATM314,ATM3062,ATM3061,AT1223,ATM3063,ATC64L,AT214,AT215,ATM304X,AT212,AT213,AT216,AT55X,AT6N437,ATV41X,AT3031,AT2063,ATN827,AT3032,AT3150,ATN826,AT2061,ATN825,AT2062,ATM501,AT3033,AT301X,ATC87BT,AT204X,AT522,AT523,AT520,AT521,ATW511,ATY259,AT337J,ATS25X,AT3020,AT2052,AT3021,AT2053,AT3140,AT2051,ATM3082,ATM3081,ATM611,ATC70A,AT3022,AT3023,ATM3083,AT203X,ATM306X,AT0314,ATY258,H11L1,AT551,AT552,AT316J,AT2081,AT2082,AT3H44,AT3053,AT3051,AT2083,ATC611,AT3052,AT206X,AT52X,AT0341,AT0343,AT303X,AT0223,AT542,AT543,AT541,AT339J,AT3042,AT3043,ATC601,AT3041,AT302X,ATM511,ATM308X,AT205X,AT0213,AT533,AT531,AT2514,AT532,ATY25X,AT415

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