1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
2 中国电子科技集团公司 第四十四研究所, 重庆 400060
设计了一种基于0.18 μm BCD工艺的全差分TIA电路和光隔离IGBT驱动系统。分析了共模瞬态干扰对光隔离驱动系统的影响，提出了一种可以提高共模瞬态抗扰度(CMTI)的全差分TIA结构。TIA的差分输入端分别接一个遮光的PD和一个透光的PD，TIA的差分输出端做电平比较。只有一个TIA的输入能够接收光信号，产生差分增益，但是共模瞬态在隔离层的干扰却能耦合到TIA的两个输入端，因此共模瞬态的干扰作用将会被差分电路的共模抑制比(CMRR)减弱。且加入了窄脉冲滤波电路可滤掉共模瞬态干扰引起的短脉冲误差信号，进一步提高CMTI。所设计的TIA电路的仿真结果显示，CMRR达到105.4 dB，CMTI可以达到325 kV/μs。
全差分TIA电路 共模瞬态抗扰度 光耦隔离 栅驱动 fully differential TIA circuit common mode transient immunity optocoupler isolation gate driver
1 厦门大学 航空航天学院，福建厦门3604
2 集美大学 海洋信息工程学院，福建厦门36101
在功率半导体市场中，绝缘栅双极型晶体管（Insulated gate bipolar transistor，IGBT）和碳化硅金属氧化物半导体场效应管（Silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，SiC MOSFET）具有出色的耐压性与频率特性，逐渐取代了传统的MOSFET。为了提高IGBT和SiC MOSFET驱动电路的可靠性，设计了一款光耦隔离式栅极驱动芯片，通过协同设计光探测器与驱动电路，从而实现单片集成。使用Silvaco软件对光探测器进行了仿真。仿真结果显示：光探测器对800 nm波长红外光的响应度约为0.277 A/W，-3 dB带宽约为90 MHz。进一步对光耦的光学结构进行优化设计，实现了控制端与后端高压驱动电路的有效隔离，从而解决了串扰问题。使用Maxchip 0.18 μm 40 V BCD工艺进行流片，并对封装芯片进行测试。在光源输入电流为10 mA、芯片供电电压为12~40 V、输入信号频率为20 kHz的测试条件下，芯片的传播延时仅为98 ns。
协同设计 单片集成 光耦隔离 低延时 collaborative design monolithic integration optocoupler isolation low delay
空封光电耦合器内部残留的多余物颗粒对其可靠性有严重影响, 粒子碰撞噪声检测(PIND)是多余物颗粒检测的主要手段, 但是存在一定的漏检。基于PIND试验中的电压采样数据建立了检出概率的模型, 并利用该模型研究了同等质量下典型颗粒的分布区域、试验频率与检出概率的关系, 结果表明陶瓷颗粒和导电胶颗粒分别受到碰撞对象硬度和颗粒粘附性的较大影响, 使其在不同区域的检出概率具有明显差异, 其中导电胶颗粒的检出概率因颗粒弹性弱而整体偏小, 但在试验频率上升后有明显改善, 而短金丝因粘附性弱、弹性强, 检出概率大且稳定。据此提出了对典型多余物颗粒的控制与检测方法, 采用该方法能够有效地提高光电耦合器的可靠性。所用模型和研究方法可推广至其他空封元器件的类似研究中。
空封光电耦合器 多余物颗粒 电压采样 检出概率 empty sealed optocoupler remainder particles PIND PIND voltage sampling detection probability
对击穿后的导光管式高隔离电压光电耦合器的内部损伤痕迹的研究表明, 高电压下器件内部的局部放电引起的持续烧蚀导致了前后级之间的击穿。分析局部放电的部位后, 结合附近存在气隙缺陷的情况, 在ANSYS下对气隙附近的电场强度分布进行了建模计算。结果表明：局部放电是因气隙内空气的低介电强度所致, 并因导电胶的渗透得到加强。在采取结构与工艺措施避免气隙缺陷与导电胶渗透之后, 局部放电得到消除, 导光管式高隔离电压光电耦合器的最低击穿电压(VISO)从23.8kV提高到了33.5kV。
光电耦合器 隔离电压 击穿电压 局部放电 气隙 optocoupler isolation voltage breakdown voltage partial discharge air gap
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
3 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
为了更好地解决电机转速测量及转向识别的问题,利用光耦计数器和Arduino控制器,在电机上安装码盘,通过测量码盘黑线的遮光次数来判定电机的转速,并利用双光耦原理来判断电机的正反转,最终将结果显示在LCD12864显示屏上。实验结果表明该系统结构能简单地判断电机的正反转,尤其是在提高测速稳定性与可靠性、降低测速成本等方面具有参考价值及应用前景。
光耦 码盘 电机测速 Arduino 控制器 液晶显示屏 optocoupler code disc motor speed measurement Arduino controller LCD screen
设计了一种新型的小尺寸高速光电耦合器，器件采用单路集电极开路输出，注重空间的利用效率，以满足高速、小体积和高可靠性的要求。介绍了电路设计原理和结构参数设计，并进行了参数测试,结果表明器件满足设计要求。
光电耦合器 高速 小尺寸 optocoupler high response rate small volume
1 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
2 四川固体电路研究所, 重庆 400060
设计了一种小型化光电隔离型长线差分收发器, 采用光电隔离的方式实现差分收发器信号的隔离传输, 重点突出了其小型化特点和电气隔离功能。叙述了该器件的工作原理和结构设计, 简要介绍了其制作过程。最后介绍了器件的主要性能参数及测试结果, 表明该器件同时具备差分信号隔离与传输的功能。
小型化 光电隔离 光电耦合器 差分信号 收发器 miniaturization photoelectric isolation optocoupler differential signal transceiver
研制了一种单电源线性光电耦合器,器件采用隔离式DC/DC电源供电.叙述了该器件的工作原理和部分电路设计,分析了研制过程中遇到的一些问题及解决办法.给出了主要参数的测试结果,结果表明该器件具有很好的隔离特性和线性度.
线性光电耦合器 单电源 隔离式DC/DC 线性度 linear optocoupler single power isolated DC/DC linearity
西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
开展了光电耦合器在0.01, 0.1, 1.0和50 rad(Si)/s四种剂量率下的伽玛射线(60Coγ)辐照实验, 结果表明: γ辐照导致光电耦合器电流传输比下降, 辐照到相同总剂量, 电流传输比下降幅度基本上随剂量率的减小而增大。在不拆封破坏光电耦合器的情况下, 通过对光电耦合器中的发光二极管I-V特性、光敏晶体管增益及初级光电流的测试, 以及耦合介质传输损耗特性的分析, 证明了导致光电耦合器电流传输比退化的主导因素是光敏晶体管C-B区光响应度的下降。
光电耦合器 γ总剂量 低剂量率辐照损伤增强 optocoupler γ total dose enhanced low dose rate sensitivity 强激光与粒子束
2014, 26(8): 084001
1 西安电子科技大学 电路CAD研究所, 西安 710071
2 西安邮电大学 电子工程学院, 西安 710121
研制了一款具有强驱动电流且能稳定工作的光电耦合器芯片, 其中含有欠压锁存电路、逻辑控制模块以及后级的Push-Pull驱动电路。详细分析了欠压锁存(UVLO)及逻辑控制模块的工作原理, 并以此为基础对整体外围电路进行仿真, 仿真驱动电流达到3A以上。实测结果表明, 当电源电压为30V、测试温度为25℃时, 芯片正向峰值电流可达2.8A, 负向驱动电流峰值可达2.5A, 满足系统设计指标, 适用于大型电力电子工业系统中。
光电耦合器 欠压锁存 逻辑控制 死区时间 驱动电流 optocoupler UVLO logic control dead-time drive current
