关于汽车级光电耦合器中使用高性能LED的问题

本白皮书讨论了在汽车级光电耦合器中使用高性能LED的问题。高性能LED的使用证明了光耦合器可以处理汽车1级应用。本文还概述了Avago的  产品组合，这些产品可以应对更高的温度和更低的价格需求。

光耦合器处理汽车1级应用的关键推动因素之一是使用超高性能LED。LED光输出下降不到0.2 /°C，有助于达到高温规格并改善LED设计和制造。结合包装设计，这已显示出非常可靠的性能。根据一些15岁汽车的任务概况，在高度加速的连续工作寿命压力条件下，这相当于大约2000小时。在承受5000小时的压力后，电流传输比下降不到10，系统设计人员可以适应这些变化，从而覆盖汽车超过35年的使用寿命。

电动机驱动系统中的光耦合器

介绍

石油价格的迅速上涨推动了高能效混合动力汽车（HEV）的增长成为汽车行业的中心。混合动力汽车中使用的高压电池需要绝缘和隔离。在当前的混合动力设计中，已经选择了光耦合器来完成这项任务。图1显示了在HEV的电动机驱动系统中放置光耦合器的示例。

尽管Avago Technologies的汽车光耦合器是隔离产品系列的  成员，但Avago光耦合器已经以工业级产品的形式成功用于混合动力汽车项目近十年。在当今市场上，它已不足以满足所有新兴的汽车隔离应用，尤其是在要求高达125°C的高环境温度下长期可靠运行的应用中。

LED改进

光耦合器的主要部件由光电检测器IC和LED组成。在实践中，有时只需很少或不做任何设计更改就可以重新光电检测器，以用于高温汽车用途。但是，LED需要更仔细的考虑。一些竞争者甚至客户可能会对在如此高的环境温度下使用LED表示担忧或偏见。这种观点中的某些观点可能是由于长时间在高环境温度下使用后，LED可能遭受光输出显着下降的潜在影响。这里的关键操作词是：潜力。自从LED问世以来，LED设计和工艺的持续快速发展导致LED的固有老化性能出现巨大差异。

如图2所示，LED可靠性在各个领域都取得了长足的进步。更高的LED内部量子效率，更好的LED光提取以及光通道效率的提高，使得能够降低输入驱动电流（IF）的要求。通过设计低正向电压（VF）LED，Avago可以降低输入功率（IF x VF），以减少LED产生的热量。良好的电流分布LED设计将改善LED内的电流分布，从而进一步改善固有寿命。

发光二极管的改进总结

通过更好的设备和持续的工艺优化，可以消除LED的制造缺陷。自推出Avago的光耦合器以来，这些改进工作已经进行了35年以上。

LED光输出的温度系数

LED的亮度与温度成负系数。为了能够处理超过+105°C（汽车1级和2级）的环境温度，低温漂移在  地减少参数温度漂移方面具有显着优势。用于Avago汽车级光电耦合器的LED在+125°C时通常下降<20％，而商用（消费级和通用工业）红外LED通常在+125°C时下降高达60％（图3） ）。由于这超出了商用LED的建议温度范围，因此确实突出了重要的一点，即只有特殊设计的用于高温工作的LED才能用于汽车级光耦合器。

高环境温度下LED的归一化光输出

由于光输出的漂移很小，因此LEDforward电压的负温度系数会有所缓解。例如，在3.3 V系统中，这将产生10％的补偿效果，从而导致整体漂移<10％。