国产光耦替代品牌在当今国际局势下的作用如何体现-华南微半导体

    在电子学中，光耦合器是利用光在两个隔离电路之间传输电信号的元件。光隔离器防止高电压影响系统接收信号。商用光隔离器可承受高达10kV的输入输出电压和高达10kV/μs的电压瞬变。一种常见的光隔离器由一个发光二极管和一个光电晶体管组成，封装在同一个不透明的封装中。其他类型的源-传感器组合包括LED光电二极管、LED-LASCR和灯光阻对。通常光隔离器传输数字（开关）信号，但一些技术允许它们与模拟信号一起使用。

    光隔离器包括一个光源（发射器），几乎总是一个近红外发光二极管（LED），它把电输入信号转换成光，一个封闭的光通道（也称为介电通道）和一个光传感器，它检测入射光并直接产生电能，或者调节电流来自外部电源。传感器可以是光刻阻、光电二极管、光电晶体管、可控硅（SCR）或双向晶闸管（triac）。因为LED除了发光外，还可以感应光，所以可以构造对称的双向光隔离器。光耦合固态继电器包含一个光电二极管光隔离器，它驱动电源开关，通常是一对互补的mosfet。开槽光开关包含一个光源和一个传感器，但它的光通道是开放的，允许外部物体对光进行调制，阻挡光的路径或将光反射到传感器中。

    光隔离器用输入电流调制的光束连接输入和输出侧。它将有用的输入信号转换成光，通过介电通道发送，在输出端捕获光并将其转换回电信号。与变压器不同的是，这种变压器以极低的损耗向两个方向传递能量，而光隔离器是单向的，不能传输电力。典型的光隔离器只能调节输出端已经存在的能量流。与变压器不同，光隔离器可以通过直流或慢速移动信号，并且不需要输入和输出端之间的匹配阻抗。变压器和光隔离器都能有效地断开接地回路，这在工业和舞台设备中很常见，这是由地线中的高或噪声回流引起的。

    光隔离器的物理布局主要取决于所需的隔离电压。额定电压低于几千伏的设备具有平面（或夹层）结构。传感器模具直接安装在其封装的引线框架上（通常为六针或四针双列直插式封装）。传感器上覆盖着一片玻璃或透明塑料，上面是LED芯片。LED光束向下发射。为了减少光的损失，传感器的有用吸收光谱必须与LED的输出光谱相匹配，而LED的输出光谱几乎总是位于近红外波段。实际的电路隔离电压通过PCB和封装表面的漏电进一步降低。安全设计规则要求裸金属导体的最小间隙为25mm/kV，涂层导体的最小间隙为8.3mm/kV。

    额定电压为2.5至6kV的光电隔离器采用了另一种布局，称为硅树脂圆顶。在这里，LED和传感器管芯放置在封装的相对侧。LED水平发射到传感器。LED，传感器和它们之间的间隙被封装在透明硅树脂的斑点或圆顶中。圆顶充当反射器，保留所有杂散光并将其反射到传感器的表面，从而将相对较长的光通道中的损耗最小化。在双模具设计中，硅树脂团块（“内模”）和外壳（“外模”）之间的空间填充有具有匹配热膨胀系数的深色介电化合物。

    二极管光电隔离器将LED用作光源，将硅光电二极管用作传感器。当光电二极管被外部电压源反向偏置时，入射光会增加流过二极管的反向电流。二极管本身不产生能量。它调节来自外部源的能量流。这种操作模式称为光电导模式。或者，在没有外部偏置的情况下，二极管通过将其端子充电至高达0.7V的电压将光能转换为电能。充电速率与入射光的强度成正比。通过外部高阻抗路径消耗电荷来收集能量。电流传输率可以达到0.2％。这种操作模式称为光伏模式。

    光电二极管光隔离器可用于连接模拟信号，尽管它们的非线性始终会扭曲信号。特殊的模拟光电隔离器使用两个光电二极管和一个输入侧运算放大器来补偿二极管的非线性。两个相同的二极管之一连接到放大器的反馈环路中，无论第二个（输出）二极管的非线性如何，总的电流传输率都保持恒定。