光電耦合器的基本特性

光耦 Photocoupler

光電耦合器又是大家常說的光耦，其主要作用是實現(xiàn)輸入和輸出間的互相隔離，由于電信號傳輸具有單向性，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。另外，光電耦合器的輸入端屬于電流型低阻元件，具有很強的共模抑制能力。常見的光電耦合器有柵極驅(qū)動光耦、高速通信光耦、車載光耦、光伏輸出光耦等。

東芝TLP3910是一款由高輸出GaAlAs（鋁鎵砷化物）LED光電耦合器和高速光電探測器組成的光伏輸出光耦，適用于高壓功率MOSFET的柵極驅(qū)動。

一、器件的基本特性

通過光電二極管串聯(lián)，TLP3910適用于需要隔離的MOSFET柵極驅(qū)動應(yīng)用。由于改進(jìn)了VOC特性，TLP3910也能夠驅(qū)動更高電壓的MOSFET。該器件具有5000Vrms（最低）高隔離電壓，符合國際安全標(biāo)準(zhǔn)的增強絕緣等級要求。該產(chǎn)品采用SO6L封裝，工作溫度范圍為-40℃至125℃。

其主要特性如下：

高導(dǎo)通電壓：VOC＝14V（最小值）

短路電流：ISC＝12μA（最小值）@IF＝10mA，（C20檔位產(chǎn)品）ISC＝20μA（最小值）@IF＝10mA

高隔離電壓：BVS＝5000Vrms（最小值）

高額定工作溫度：Topr（最大值）＝125℃

爬電距離（間距）：8mm（最小值）

安全標(biāo)準(zhǔn)：符合UL 1577認(rèn)證（文件號E67349）；cUL認(rèn)證（CSA部件驗收服務(wù)5A，文件號E67349）；VDE認(rèn)證（EN 60747-5-5）

二、功能特性分析

光耦是一種內(nèi)置光學(xué)器件但不具有用來執(zhí)行MOSFET開關(guān)功能的光繼電器。在配置隔離式固態(tài)繼電器（SSR）設(shè)計時，通過將光耦與MOSFET結(jié)合使用，便可輕松實現(xiàn)光繼電器難以支持的高壓大電流開關(guān)。

光耦可以用來驅(qū)動高壓功率MOSFET柵極，實現(xiàn)隔離式SSR功能。由于開路電壓較低，在驅(qū)動?xùn)艠O電壓不低于10V的高壓功率MOSFET時，需要串聯(lián)兩個東芝的現(xiàn)有產(chǎn)品TLP3906。

相比而言，新推出的TLP3910的最小導(dǎo)通電壓為14V，是TLP3906的兩倍。因此，只需一個器件就能驅(qū)動高壓功率MOSFET柵極。這樣就減少了元件數(shù)量，這也是新產(chǎn)品最大的亮點。

通過改進(jìn)內(nèi)置的放電電路，可實現(xiàn)0.1ms（典型值）的關(guān)斷時間，約為TLP3906的1/3左右，TLP191B的1/30，從而實現(xiàn)更快的工作速度。

TLP3910是東芝首款最低隔離電壓達(dá)到5000Vrms的光耦，同時保持了TLP191B和TLP3906兩款現(xiàn)有產(chǎn)品的基本性能，便于在采用AC 400V電源系統(tǒng)驅(qū)動的工業(yè)設(shè)備中使用。此外，其最高工作溫度達(dá)到125℃，進(jìn)一步擴大了應(yīng)用范圍。

三、產(chǎn)品應(yīng)用方向

TLP3910是MOSFET柵極驅(qū)動和超級結(jié)MOSFET驅(qū)動的理想選擇。其應(yīng)用主要是工業(yè)設(shè)備，如可編程邏輯控制器（PLC）等的I/O繼電器觸點輸出；制動系統(tǒng)的電磁驅(qū)動器控制單元；主電源電路／浪涌電流保護(hù)電路；電池管理系統(tǒng)（BMS）的電池電壓監(jiān)測單元；接地故障檢測單元。此外，TLP3910還可用于測試測量儀器的電源線開關(guān)、測量線開關(guān)和MOSFET柵極驅(qū)動。

四、簡化柵極驅(qū)動設(shè)計

由于從原來的2個光耦改為使用一個光耦，TLP3910在實現(xiàn)相同功能的同時減少了元器件數(shù)量，有助于簡化柵極驅(qū)動設(shè)計，節(jié)省成本，縮減電路板面積。另外，采用薄型S06L封裝的TLP3910也可以使整個系統(tǒng)變得更小。