光耦选型经典指南

1.0.目的：

针对光偶选型，替代，采购，检测及实际使用过程中出现的光偶特性变化引起的产品失效问题，提供指导。

2.0.适用范围：

本指导书适用于瑞谷光偶的设计，选型，替代等。

3.0.说明：

目前发现，因光偶的选型，光偶替代，光偶工作电流，工作温度设计不当等原因导致产品出现问题，如何减少选型，设计，替代导致的产品问题，这里将制订出相关指导性规范。

4.0.内部结构图及CTR 的计算方法：

●规格定义CTR：Ice/I F*100% (检测条件：I F =5 ma Vce=5V, 2701，2801系列)

5.0.光偶主要特性分析，设计选型替代要求:

5.1外观尺寸：

设计，选型，替代注意：

●封装正确，本体MARK字迹要清晰，品牌正确，与技术规格书一致；

●替代时，如都为标准件封装，基本上装配没有问题，但需注意厚度是否与原料

相同，是否满足整机的工艺要求。

5.2不同输入控制电流I F，CTR 值不同；

●由图表显示，IF在5-15ma时CTR值最大；在小于5mA时(目前我们产品设计大

多如此)，CTR值一般小于正常额定规格值；

●附加Cosmo KPS2801-B 实测数据：

J16(2009年第16周生产)的光耦在室温下的CTR

I F（VCE=5V）#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7

1mA 88.3% 90.48% 90.57% 86.56% 87.1% 85.12% 87..39%

2mA 133% 130% 130% 125% 135% 122% 126%

3mA 150% 154% 154% 147% 151% 139% 150%

5mA 177% 187% 183% 177% 178% 170% 177%

J25(2009年第25周生产)的光耦在室温下的CTR

I F（VCE=5V）#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7

1mA 69.24% 78.61% 66.68% 66.41% 65.7% 75.5% 79.0%

2mA 97% 105% 110% 104% 101% 122% 126%

3mA 121% 121% 131% 132% 129% 151% 151%

5mA 166% 147% 174% 174% 173% 210% 196%

●评注：IF不同，CTR不同，且差异非常大；不同DATECODE的也有差异，但在IF=5ma时，

CTR值都在规格（130-260）范围内；

●设计，选型，替代注意：设计时工作电流应接近来料的检测电流值（目前大多

IF=5ma）,否则应用的CTR值无法保证，产品动态性能将很差；

5.3不同环境温度，CTR 值不同；

●由图表显示，CTR 值与光偶的工作环境有关，温度太高或太低都小于常温附近

的检测值；

●附加Cosmo KPS2801-B 实测数据（单体）：

光耦随温度变化的CTR（%）

#1 #2 #3 #4

-40℃149 147 137 130

25℃170 172 176 167

85℃140 143 149 141

注：测试条件：V CE=5V，I F为5mA

●评注：温度不同，CTR不同，温度太高或太低都低于常温，且差异很大；

●设计，选型，替代注意：产品在高低温CTR的值是否满足产品反馈环路的增

益？产品动态稳定吗？开关机，输出是否产生震荡掉沟等不良，

5.4光偶有RL阻值大小及工作频带带宽要求；

●由图表可看出：光偶有频带要求，如上图为KPS-2801光偶，工作频率基本在

500KHZ以内，且对于高频工作时，RL（输出分压电阻）要小；

●设计，选型，替代注意：产品工作频率，RL选取阻值务必在带宽内，且考虑IF

电流大小，VCE工作压降；

5.5不同环境温度，输入控制电流可能产生变化：

●由图表可看出：环境温度超过55-60度后，输入控制电流I F 的最大值将随着温度上升而显著减小；

●设计，选型，替代注意：选取合适的IF电流，使输入控制电流的变动都能及时反馈到输出端，保证产品反馈环的稳定；

5.6 环境温度及功耗特性曲线

●由图表可看出：光偶的输出部分（或集电极）功耗在低温时，在温度高时数值

变小；

●设计，选型，替代注意：1，器件常温时可提供功耗值；2，高温过程变化曲线；

3，有必要计算产品在高温工作时光偶功耗值；4，替代时考虑常温功耗，高温

状态替代料是否优于原料；5.7 Ic,If,Vce关系曲线：

●由图表可看出：Vce必须大于一定电压，Ic才能达到最大，CTR值才会大；

●设计，选型，替代注意：Vce在电路应用中，保证设计有一定的电压值，否则

Ic将较小，CTR将较小，一般设计Vc应大于3V。

5.8 CTR值与工作时间，工作电流，工作温度关系曲线：

●由图表可看出：工作时间越长，CTR值越小；工作温度越高，CTR值越小；

工作电流越大，CTR值越小；

●设计，选型，替代注意：在设计选型时，在规格书规定的工作环境温度下，为

了保证产品足够寿命，需要选取合适的工作电流；

5.9 CTR值与工作时间，工作电流，工作温度关系曲线：

●由图表可看出：由于CB间接电容的存在，造成输入与输出信号间有个延迟时间，

部分光藕在使用中将B极与地间加个电阻来减少延迟时间；

●设计，选型，替代注意：在设计选型时，要了解光耦在信号传输时，有时间的延

迟问题，因此选型根据产品的工作频率来选定不同传输速率的光耦，部分可通过调整电阻来改变频率响应；5.10 Vce漏电流Iceo大小与温度关系曲线：

Vce漏电流Icbo大小与Vce电压关系（T=100 0C）

规格标识Vce=12V

I CBO

Vce=20V

I CBO

Vce=30V

I CBO

2801

I41

0.25µA0.34µA0.44µA

测试条件：Vin=12-30V，T=100度串联电阻两端电压值；

●由图表可看出：漏电流I CBO与环境温度, 工作电压有关；温度越高，漏电流越

大，Vce越高，漏电流越大；

●设计，选型，替代注意：在设计选型时，需选取Icbo小的光耦，电路中取合适

R L,否则后续控制电路有可能错误导通；见案例6.3

5.11其他特性：包括基本电气参数要求和器件参数最大值等；要留意如器件的热

阻大小，绝缘耐压值等要求也会在实际应用中出现异常；6．0 实例：

6.1 实例1：

目的：东芝TLP 281能否替代csmo2801 NEC2801 规格对比

6.2 实例2：

目的：工厂经过高温炉后，各工序NEC2801失效率高于COSMO2801，cosmo与NEC温度特性比较

COSMO(KPS2801)与NEC(PS2801-1)光藕温度特性比较：

(一)主要额定值温度特性比较

(1)COSMO(KPS2801):

(2)NEC(PS2801-1):

(3)区别:

区别项目COSMO NEC

总功耗160mW 120mW 工作环境温度T<115度T<100度

(二)环境温度与功耗关系

(1)COSMO环境温度及功耗特性曲线

(2)NEC环境温度及功耗特性曲线

(3)区别:

温度点COSMO功耗NEC功耗

25度150mW 120mW

50度120 mW 80 mW

100度70 mW 30 mW

(三)结论: 从规格书比较,COSMO(KPS2801)在温度特性上, 比NEC(PS2801-1)有优越性;