中心議題：

• 介紹光耦合器件的特點和內(nèi)部結構
• 分析光耦合器件封裝可靠性及其應用

解決方案：

• 光電耦合器件是板上電源原邊和副邊的隔離器件，同時肩負反饋和過壓/過流保護作用
• 為適應光電管的大電流需求，把光電管部分制作為復合晶體管

近年來，通信電子設備由于Internet普及應用獲得了長足發(fā)展。這些通信電子設備在實現(xiàn)高功能化的同時，自身不斷小型化，而其中內(nèi)置的板上電源部件（On-board Power Supply Block），正逐漸成為其小型化的障礙。在板上電源部件里，光電耦合器件是占居空間較大的器件之一，因而成為板上電源部件進一步小型化的關鍵。
　
圖1是當今流行的板上電源的示意圖。從圖中可以看出，光電耦合器件（photo coupler）是板上電源原邊和副邊的隔離器件，同時肩負反饋和過壓/過流保護作用。也就是說，它在以板上電源為首的開關電源里，可把副邊輸出反饋到原邊，以便于調(diào)整電源輸出。此外，因為過壓/過電流需要實現(xiàn)保護，往往需要幾個光電耦合器件。一旦大量使用光電耦合器件，它所占居的板上電源組裝面積就相當可觀的。為此，強烈要求研究與開發(fā)超小型光電耦合器件。本文選取PS29xx系列為例，介紹通用超小型光耦合器件的特點，內(nèi)部結構，可靠性和符合各種安全規(guī)格的應用情況。

光耦合器件的特點和內(nèi)部結構
光電耦合器件PS29xx系列具有以下特點：①削減組裝面積——以往的PS28xx系列的組裝面積較大（7.0×2.7mm2），新產(chǎn)品PS29xx系列的組裝面積僅為2.5×5.0mm2，節(jié)約面積30％以上。②高絕緣耐壓——輸入和輸出之間的絕緣耐壓可保證2500Vr.m.s，完全符合板上電源和通信設備市場需求。③適應安全規(guī)格——由于保證絕緣距離為0.4 mm，可適應以UL等各種安全規(guī)格，諸如BSI（附加絕緣），北歐4規(guī)格（附加絕緣）、VDE、CSA等。④低封裝高度——由于采用扁平封裝，已將封裝高度控制在2.0mm以下，故可用于調(diào)制解調(diào)器卡。⑤豐富的產(chǎn)品系列——按照用途設計受光晶體管，已開發(fā)出豐富多彩的系列產(chǎn)品供用戶選購。 電子電路圖
　　
因為光耦合器是絕緣安全器件，因此，它與其他半導體器件的封裝結構不同，而是有特殊結構要求。它的主要結 構參數(shù)如下：① 空間距離（Air Distance）——是指輸入側和輸出側的外部引線距離；②沿面距離（Creepage Distance）——是指沿輸入側引線和輸出側引線之間模制（Mold）樹脂的最短距離，若比最短距離還要短，則便有漏電的危險；③絕緣厚度（Insulation thickness）——是指輸入側和受光側的導體之間的最小距離。

　　
在一般的板上電源和通信設備市場上對光電耦合器件的要求如下：空間距離≥4.0mm，沿面距離≥4.0mm，絕緣距離≥0.4mm，必須滿足這些要求，否則無法應用。以上所述的要求，正是光電耦合器件實用化的結構制約因素。PS289xx系列封裝結構便是在上述的前提下，盡量削減組裝面積而設計的：它的空間距離和沿面距離相等，確保為4.0mm；引線寬為0.4±0.1mm，引線的中心間距為1.27mm,其內(nèi)部結構如圖2所示。這種結構具備如下優(yōu)點：①引線長度很短，接地面積的離散很小；②引線水平方向機械強度高。在內(nèi)部結構里，充分考慮絕緣距離：① LED側和受光器件側的引線框之間距離最短；②LED側的金屬線和受光器件之間距離最短；③LED側的金屬線受光器件側的金屬線間距離最短。 電子技術書籍網(wǎng)

封裝可靠性
盡管PS29xx封裝十分小巧，但是其封裝的可靠性和以往的大型封裝并無差異，同樣可靠。它的引線腳是嵌條狀結構（參閱圖2），非常適合于高密度表面貼裝焊接。PS29xx封裝的可靠性實驗結果，詳見表1所示。為了使PS29xx系列光電耦合器具備很高的可靠性采用了雙重模塑包封；第一層樹脂和引線框之間的距離通過優(yōu)化，使封裝結構具備很高的可靠性。
電子電路圖

應用舉例
PS29xx系列光電耦合器是通用電子器件，在民用和工業(yè)用電子設備中具有廣泛應用。該系列里各型號光電耦合器各有各自的應用領域，例如，PS2911型光電耦合器的特點是超小型、低輸入驅動和高絕緣耐壓（當結溫Ta=25℃、RH=60%、施加AC電壓1分鐘時，可耐壓2.5kV），它適用于板上電源的反饋和過壓保護、輸入/輸出接口和混合IC電路；PS2915型光電耦合器，在輸入端（1、2）上并聯(lián)有正、負極相反的兩個LED，它除了具備超小型、低輸入驅動和耐2.5kV高壓之外，還允許輸入AC信號，因此它的應用領域更為廣泛，它還可以用于調(diào)制解調(diào)器、電話撥號脈沖發(fā)生器、線路監(jiān)視部分環(huán)路檢測等。
　　
在PS2932和PS2933型光電耦合器里，適應光電管的大電流需求，專門把光電管部分制作為復合晶體管（戴林頓晶體管），在其輸出端（3、4）可產(chǎn)生60mA的Ic電流。這樣的光電耦合器件用于控制/切斷開關電源主變壓器的勵磁電流，對于發(fā)展間歇式開關電源發(fā)揮出重要作用。
　　
此外，PS29xx系列光電耦合器件是UL安全規(guī)格的認定產(chǎn)品，也有附加絕緣，符合BSI、CSA、VDE和北歐的安全規(guī)格，能在世界范圍內(nèi)廣泛應用。
　　
此外，應該看到光電耦合器件是通用電子器件，它自身的改進也將促進其應用的發(fā)展。例如，光電耦合器件中的LED和受光部分光電三極管，若能提高自身的發(fā)光效率和光電轉換效率，則將能開拓出許多新的應用領域，其中，重要的應用領域是拓展板上電源的應用。如今利用遙控器啟動的形形色色的板上電源很多，例如現(xiàn)代家庭中應用的低電壓電源，其效率極低，電能浪費很大。今后隨著低耗能光電耦合器件的出現(xiàn)，交流間歇型的開關電源（或串行調(diào)解電源）將會普及，對環(huán)境保護將會做出重要貢獻。