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光电耦合器

光电耦合器对于每一个电子从业人员来说都不陌生，得益于器件独特的信号转换传输机制，被广泛地应用在需要被电气隔离的环境中，从而增强抗干扰能力以及增加工作的稳定性。

在一些高精度信号的传输场景中，对光耦的传输速率有着较高的要求，但是市面上很多的光耦器件存在着传输延迟问题，开关速度达不到要求，对驱动前后的脉冲沿会产生迟滞，进而影响控制精度。

作为一家在光电子领域耕耘多年的半导体企业，东芝研发出了一款具有高传输速率的光耦器件——TLP2363，它能够更好地帮助电子工程师解决光耦传输延时性的问题。

一、TLP2363的特征属性分析

① 反向逻辑：集电极开漏输出

② 封装类型：5pin SO6

③ 工作电压范围：2.7V至5.5V

④ 最大工作电流：4mA

⑤ 输入电流阈值：0.3mA至2.4mA（VCC＝3.3V，RL＝1kΩ）

⑥ 输入电流阈值：5.0mA（最大值）

⑦ 工作温度范围：-40℃至105℃

⑧ 共模瞬变抗扰度：±20kV/µs（最小值）

⑨ 最小隔离电压：3750Vrms

⑩ 数据传输速率：15Mbps（典型值）

⑪ 具备UL、cUL、VDE、CQC安全标准认证

图示可以看出TLP2363秉承了传统光耦应有的工作机制，在电源侧需要独立的电源对红外发光二极管进行单独供电，通过控制供电占空频率来匹配发射固定波长的红外波束，耦合侧的红外感应二极管则对发出的红外波束脉冲进行接收并转换成固定频率的电信号，配合运算比例放大器后，作用于MOSFET或IGBT管上，就实现了输入端与输出端互不干扰的隔离输出了。

二、逻辑耦合器的高速分析

一个器件的传输效率往往可以很直观地反射出它的性能，TLP2363的数据信号传输速率能够达到15Mbps，这得益于发光红外二极管能对如此高频的电源信号进行转换并发射，以及光感应传感器高敏感地接收转换。由于IPM接口光电耦合器传输PWM信号，因此它们必须足够快地进行切换，通常其传输延迟时间（tpHL／tpLH）小于800ns对于高速数据传输来说才是精确实时的。TLP2363提供的传输延迟为80ns，相较于市场上其他厂商的光耦器件，传输转换速率提升了近10倍，这对于高速数据的吞吐有着极大的提升和帮助，实质性的提高了PWM信号的传输精度。同时TLP2363在耦合侧内置了高速运算放大器，保证由光感应传感器传输过来的电信号能够实时地作用在输出端，从而实现无差别调节输出。

三、设计参数及其开关特性分析

在电路设计中，引脚6和引脚4之间应连接一个容量为0.1uF的陶瓷电容器，以稳定高增益线性放大器的运行，否则这个光电耦合器可能不能正常开关。为了进一步保证旁路电容对器件的作用，旁路电容应放置在每个引脚的1cm内。

在开关特性上应注意如果电源输入信号的脉冲宽度小于等于1ms，那么会作用于红外发光二极管产生50%固定的占空比输出。传输延迟时间tpHL和tpLH表示从输入信号被检测到输出逻辑被反转的时间，脉冲宽度失真|tpHL－tpLH|是一个绝对值，表示给定乘积下tpHL和tpLH之间的差值。这是传输波形中失真程度的有用指标，可以帮助设计者后续整定延时误差。同时RL电阻值也是一个很重要的参数指标，它的反馈会影响IF电流对光耦开关的属性。

四、应用场景分析

TLP2363作为一款强大的高速光耦器件，不仅保证了抗扰能力和稳定性，也将传输效率提升到一流的水平，从而奠定了它在市场上广阔的应用前景。随着工业信息化进程被不断的革新推进，高速光耦的应用场景更是被进一步拓宽。在一些工业自动化生产线上，高速光耦在实时控制、电气隔离中起着至关重要的作用，因而被广泛的部署应用。不仅如此，高速光耦在数字处理系统中也占据着举足轻重的地位，比如在可编程逻辑控制器（PLC）、测量仪器系统中都能见到它的身影。

东芝在光半导体器件研发设计中积累了丰富的技术经验，并不断地在技术设计上进行改进和创新，让光耦器件性能得到了极大地提升，使得其在单向性的光耦隔离电路中极具应用和参考价值。

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