如何使用汽車級(jí)光電耦合器中高性能LED?
發(fā)布時(shí)間:2021-06-07 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】本白皮書討論了在汽車級(jí)光電耦合器中使用高性能LED的問題。高性能LED的使用證明了光耦合器可以處理汽車1級(jí)應(yīng)用。本文還概述了Avago的 產(chǎn)品組合,這些產(chǎn)品可以應(yīng)對(duì)更高的溫度和更低的價(jià)格需求。
本白皮書討論了在汽車級(jí)光電耦合器中使用高性能LED的問題。高性能LED的使用證明了光耦合器可以處理汽車1級(jí)應(yīng)用。本文還概述了Avago的 產(chǎn)品組合,這些產(chǎn)品可以應(yīng)對(duì)更高的溫度和更低的價(jià)格需求。
光耦合器處理汽車1級(jí)應(yīng)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(dá)到高溫規(guī)格并改善LED設(shè)計(jì)和制造。結(jié)合包裝設(shè)計(jì),這已顯示出非??煽康男阅?。根據(jù)一些15歲汽車的任務(wù)概況,在高度加速的連續(xù)工作壽命壓力條件下,這相當(dāng)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(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以適應(yīng)這些變化,從而覆蓋汽車超過35年的使用壽命。
電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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(HEV)的增長成為汽車行業(yè)的中心?;旌蟿?dòng)力汽車中使用的高壓電池需要絕緣和隔離。在當(dāng)前的混合動(dòng)力設(shè)計(jì)中,已經(jīng)選擇了光耦合器來完成這項(xiàng)任務(wù)。圖1顯示了在HEV的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中放置光耦合器的示例。
盡管Avago Technologies的汽車光耦合器是隔離產(chǎn)品系列的 成員,但Avago光耦合器已經(jīng)以工業(yè)級(jí)產(chǎn)品的形式成功用于混合動(dòng)力汽車項(xiàng)目近十年。在當(dāng)今市場上,它已不足以滿足所有新興的汽車隔離應(yīng)用,尤其是在要求高達(dá)125°C的高環(huán)境溫度下長期可靠運(yùn)行的應(yīng)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(shè)計(jì)更改就可以重新光電檢測器,以用于高溫汽車用途。但是,LED需要更仔細(xì)的考慮。一些競爭者甚至客戶可能會(huì)對(duì)在如此高的環(huán)境溫度下使用LED表示擔(dān)憂或偏見。這種觀點(diǎn)中的某些觀點(diǎn)可能是由于長時(shí)間在高環(huán)境溫度下使用后,LED可能遭受光輸出顯著下降的潛在影響。這里的關(guān)鍵操作詞是:潛力。自從LED問世以來,LED設(shè)計(jì)和工藝的持續(xù)快速發(fā)展導(dǎo)致LED的固有老化性能出現(xiàn)巨大差異。
如圖2所示,LED可靠性在各個(gè)領(lǐng)域都取得了長足的進(jìn)步。更高的LED內(nèi)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(qū)動(dòng)電流(IF)的要求。通過設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)將改善LED內(nèi)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(jié)
通過更好的設(shè)備和持續(xù)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,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(shù)
LED的亮度與溫度成負(fù)系數(shù)。為了能夠處理超過+105°C(汽車1級(jí)和2級(jí))的環(huán)境溫度,低溫漂移在 地減少參數(shù)溫度漂移方面具有顯著優(yōu)勢。用于Avago汽車級(jí)光電耦合器的LED在+125°C時(shí)通常下降<20%,而商用(消費(fèi)級(jí)和通用工業(yè))紅外LED通常在+125°C時(shí)下降高達(dá)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(shè)計(jì)的用于高溫工作的LED才能用于汽車級(jí)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(fù)溫度系數(shù)會(huì)有所緩解。例如,在3.3 V系統(tǒng)中,這將產(chǎn)生10%的補(bǔ)償效果,從而導(dǎo)致整體漂移<10%。
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