一个鲜为人知的光耦特性

顺古意 · 发表于 2018-3-4 19:49:22

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                               一个鲜为人知的光耦特性
   一个鲜为人知的光耦特性：光耦无输入时，输出却会导通！可能多数人的第一反应是：瞎说吧，没输入怎么可能有输出？不过，这确实是本人在十几年的华为工程师工作中无意发现的。查阅各厂家器件资料中也没有提到。
   为了能清楚说明，先看看光耦的一些基本描述。
   光电耦合器(英文OpticalCoupler，缩写为OC) ，亦称光电隔离器或光耦合器，简称光耦。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器（图1），由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在各种电路上获得广泛的应用。

   光耦最常见的应用是隔离。尤其在各种一次电源中，光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。本人碰到的就是电源问题：某产品的电源在高温上电时死锁，无法启动。为方便说明，用图3简单示意其过压保护的相关部分电路。设计原理是：若直流12V输出过压，则超过Dw稳压值，使得光耦的输入二极管发光，经光耦隔离后，由RL输出电压Vout给控制电路的过压保护端，超过设定门限则锁死电路，实现过压保护。
   问题经过深入分析和用示波器监测实验，发现跟光耦相关。把光耦的输入管脚完全断开，上电时电压Vout（电流Ic）仍有一个脉冲。也就是说：光耦在无任何输入时，输出竟然会导通！

   这有悖常识，是否个案呢？经采用多个厂家及不同型号的光耦进行广泛验证，当光耦无任何输入时（或者2个管脚悬空或短路），输出加跳变电压信号，则有误导通的电流脉冲，如图4。可见不是个体案例，却是一个鲜为人知的光耦特性。查阅各厂家器件资料中都没有提到。

      为什么会这样呢，经深入分析发现是光耦本身用光为媒介的构造决定的。为有效接收光照，光耦输出端的三极管的基极区面积做的很大，引起分布电容Cbc比普通三极管的大得多，可达几十pF。这样，光耦输出等效于一个大电容（被三极管放大了上千倍的分布电容），见图5，在几十nF量级。

因此，当光耦无任何输入，而输出端加跳变电压信号时，则有误导通的电流脉冲，就不难理解了，而且实验波形与电容充电波形类似。
知道了这个鲜为人知的光耦特性，应用中注意规避，可防止可能的意外问题，提高可靠性。

      以上转自顺古意的新浪博客。