本白皮書(shū)討論了在汽車(chē)級光電耦合器中使用高性能LED的問(wèn)題。高性能LED的使用證明了光耦合器可以處理汽車(chē)1級應用。本文還概述了Avago的  產(chǎn)品組合，這些產(chǎn)品可以應對更高的溫度和更低的價(jià)格需求。

光耦合器處理汽車(chē)1級應用的關(guān)鍵推動(dòng)因素之一是使用超高性能LED。LED光輸出下降不到0.2 /°C，有助于達到高溫規格并改善LED設計和制造。結合包裝設計，這已顯示出非�？煽康男阅�。根據一些15歲汽車(chē)的任務(wù)概況，在高度加速的連續工作壽命壓力條件下，這相當于大約2000小時(shí)。在承受5000小時(shí)的壓力后，電流傳輸比下降不到10，系統設計人員可以適應這些變化，從而覆蓋汽車(chē)超過(guò)35年的使用壽命。

電動(dòng)機驅動(dòng)系統中的光耦合器

介紹

石油價(jià)格的迅速上漲推動(dòng)了高能效混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）的增長(cháng)成為汽車(chē)行業(yè)的中心�；旌蟿�(dòng)力汽車(chē)中使用的高壓電池需要絕緣和隔離。在當前的混合動(dòng)力設計中，已經(jīng)選擇了光耦合器來(lái)完成這項任務(wù)。圖1顯示了在HEV的電動(dòng)機驅動(dòng)系統中放置光耦合器的示例。

盡管Avago Technologies的汽車(chē)光耦合器是隔離產(chǎn)品系列的  成員，但Avago光耦合器已經(jīng)以工業(yè)級產(chǎn)品的形式成功用于混合動(dòng)力汽車(chē)項目近十年。在當今市場(chǎng)上，它已不足以滿(mǎn)足所有新興的汽車(chē)隔離應用，尤其是在要求高達125°C的高環(huán)境溫度下長(cháng)期可靠運行的應用中。

LED改進(jìn)

光耦合器的主要部件由光電檢測器IC和LED組成。在實(shí)踐中，有時(shí)只需很少或不做任何設計更改就可以重新光電檢測器，以用于高溫汽車(chē)用途。但是，LED需要更仔細的考慮。一些競爭者甚至客戶(hù)可能會(huì )對在如此高的環(huán)境溫度下使用LED表示擔憂(yōu)或偏見(jiàn)。這種觀(guān)點(diǎn)中的某些觀(guān)點(diǎn)可能是由于長(cháng)時(shí)間在高環(huán)境溫度下使用后，LED可能遭受光輸出顯著(zhù)下降的潛在影響。這里的關(guān)鍵操作詞是：潛力。自從LED問(wèn)世以來(lái)，LED設計和工藝的持續快速發(fā)展導致LED的固有老化性能出現巨大差異。

如圖2所示，LED可靠性在各個(gè)領(lǐng)域都取得了長(cháng)足的進(jìn)步。更高的LED內部量子效率，更好的LED光提取以及光通道效率的提高，使得能夠降低輸入驅動(dòng)電流（IF）的要求。通過(guò)設計低正向電壓（VF）LED，Avago可以降低輸入功率（IF x VF），以減少LED產(chǎn)生的熱量。良好的電流分布LED設計將改善LED內的電流分布，從而進(jìn)一步改善固有壽命。

發(fā)光二極管的改進(jìn)總結

通過(guò)更好的設備和持續的工藝優(yōu)化，可以消除LED的制造缺陷。自推出Avago的光耦合器以來(lái)，這些改進(jìn)工作已經(jīng)進(jìn)行了35年以上。

LED光輸出的溫度系數

LED的亮度與溫度成負系數。為了能夠處理超過(guò)+105°C（汽車(chē)1級和2級）的環(huán)境溫度，低溫漂移在  地減少參數溫度漂移方面具有顯著(zhù)優(yōu)勢。用于A(yíng)vago汽車(chē)級光電耦合器的LED在+125°C時(shí)通常下降<20％，而商用（消費級和通用工業(yè)）紅外LED通常在+125°C時(shí)下降高達60％（圖3） ）。由于這超出了商用LED的建議溫度范圍，因此確實(shí)突出了重要的一點(diǎn)，即只有特殊設計的用于高溫工作的LED才能用于汽車(chē)級光耦合器。

高環(huán)境溫度下LED的歸一化光輸出

由于光輸出的漂移很小，因此LEDforward電壓的負溫度系數會(huì )有所緩解。例如，在3.3 V系統中，這將產(chǎn)生10％的補償效果，從而導致整體漂移<10％。