介绍
光电耦合器广泛地运用于高电压阻隔和电气噪声按捺上，这两者为电气体系中于不同电压电位间正确发送数据的根本要求。这类体系有必要到达多年的牢靠运转，特别是用于工业、医疗、可再生能源，以及其他希望较长作业寿数的体系。
Avago的光电耦合器选用高牢靠性LED满意要害体系牢靠性要求，LED是一种老练的技能，已有超越35年的前史，自面市以来，Avago继续加强出产流程改进LED功能，使得Avago的光电耦合遍及到工业、可再生能源、轿车，乃至是超高要害使命，如军事和航天等运用。
虽然现已有许多恶劣环境运用选用了光电耦合器，可是关于光电耦合器的作业寿数仍是有所疑虑，原因是LED的光输出功率会跟着时刻减低，光功率的下降则或许会引起光电耦合器过错作业和牢靠性问题。本篇文章经过介绍光电耦合器职业抢先厂商安华高科技怎么选用根据Black模型，运用加快度条件下LED牢靠性压力数据猜测LED劣化程度来处理功能考量问题，这是一个遍及为业界承受，于1960年代晚期由 J.R Black 所开展，用来估量电子搬迁均匀失效前时刻(MTTF, Mean-Time-To-Failure)的实证模型[1]。这个剖析可认为规划工程师带来更高的决心和规划灵敏度，协助他们为运用找出最合适的LED顺向输入电流。
LED牢靠性压力测验
光电耦合器运用LED作为跨过阻隔屏障传送数字或模仿信息的办法，在另一端则运用光晶体管或其他光敏器材转化光学信号回到电子信号。规划工程师能够经过设置一个限流电阻来操控LED的输入驱动电流(IF)以发生方针光输出。但是由于LED的PN结长时刻遭到热和电压力影响，光电耦合器的量子功率，也便是每单位输入电流所发生的光子数会跟着时刻而削减[2]。Avago经过进行压力测验，对运用在不同光电耦合器产品中的各种LED类型进行长达一万小时的接连作业来决议LED的劣化状况，其间一项压力测验，高温操作寿数(HTOL, High Tempertaure Operating Life)测验于125oC温度和20mA接连顺向电流(IF)的条件下进行。
电流传输比(CTR, Current Transfer Ratio)是一个常见的光电耦合器电气参数，CTR界说为经过光二极管检测光发生的集电极输出电流(IC)相关于LED顺向输入电流的巨细，通常以百分比表明，规划工程师能够运用一段时刻后CTR的改变来估量LED的劣化程度。
电流传输比
遭到输入电流和温度的影响，LED会因晶体结构的热压力而发生劣化，因而，虽然顺向电流IF坚持不变，LED的光输出也会跟着时刻而逐步减低，从而光二极管的IC和CTR就会下降。在每个压力测验的预订时刻点，如第168小时、第500小时或1,000小时会进行%&&&&&%电流的丈量并核算CTR，运用获得的数据点进行劣化程度的绘图，显现出CTR相关于压力测验进行小时数的联系。
根据Black模型的加快系数
根据Black模型的加快系数(AF, Acceleration Factor)能够用来进行短时刻内进步温度和压力实践HTOL压力测验数据点到实践运用作业状况下光电耦合器或许寿数的相关性猜测。
关于相同的CTR劣化体现，LED的现场作业寿数能够经过以下方程进行猜测：
LED猜测现场作业小时数 = AF x LED压力小时
方程 (2)以AF作为乘数，考虑运用一个Avago光电耦合器压力数据条件作为数值典范：顺向电流IF=20mA，温度125oC，LED为AA类型，于1,000小时压力测验时刻测得的CTR劣化为99.2%，假如光电耦合器的运用条件为IF=5mA (假定100%占空比作业)，环境温度为60oC，AF能够核算为：
LED的预估现场作业寿数为 AF × 压力测验小时数 = 184.7 × 1,000 = 184,767 小时，约等于21年，此为劣化至99.2% CTR的AA类型LED预估现场作业时刻，经过核算出AF值，一切压力测验数据点都能够映射到LED的预期现场作业寿数。
Avago光电耦合器产品中的LED选用砷化铝镓(AlGaAs, Aluminum Gallium Arsenide) Type 1、Type 2或磷砷化镓(GaAsP, Gallium Arsenide Phosphide)，其间Type 1 AlGaAs LED首要运用于宽体400-mil DIP-8和500-mil DIP-10封装数字光电耦合器、阻隔放大器、门驱动和智能功率模块IPM驱动。Type 2 AlGaAs LED首要运用在处理高速数字信号和低功耗10Mbit/s数字光电耦合器系列，GaAsP LED则运用于各种广泛的Avago光电耦合器产品，包括数字光电耦合器、模仿光电耦合器、智能电源办理门驱动以及许多其他运用。表1、2和3列出了Avago各种不同LED类型的光电耦合器产品系列和产品型号。
各类型LED选用不同的出产程序，如分散型或磊晶成长以及不同的参杂方法，这使得LED规划工程师能够定制不同电流相对LED光输出功率的产品，满意各种速度和功耗光电耦合器需求。在三种不同LED类型中，根据GaAsP的LED最为老练但输出光功率最低，Type 1 AlGaAs LED则可供给最高的光输出功率，使得这型LED能够运用于需求光电耦合器封装高爬电间隔和电气空隙的最苛刻阻隔运用。Type 2 AlGaAs LED的功能介于其他两种类型之间，能够运用于各种要求速度或功耗功能组合的广泛运用。一切三种LED类型都有类似的劣化特性，那便是在30年典型作业条件下，原始CTR的丢失小于10%。
表1: Avago选用Type 1 AlGaAs LED的光电耦合器产品
表2: Avago选用Type 2 AlGaAs LED的光电耦合器产品
表3: Avago选用GaAsP LED的光电耦合器产品
在图1、2和3中，采80oC环境温度，超越30年现场实践作业条件制作出不同类型LED的CTR功能劣化景象，图形显现，经过30年现场作业后，各类型LED的劣化程度低于10%，也便是CTR维持在原始数值的90%以上。经过体系规划的预期运用寿数，劣化程度的核算带给规划工程师挑选顺向电流巨细的更高灵敏度，协助他们优化体系规划，获得牢靠作业寿数和功耗巨细的最佳组合。图4描绘了Type 2 AlGaAs LED在不同LED顺向电流下的劣化程度，由图中咱们能够看到，LED在光电耦合器主张作业电流规模和超越20年的作业时刻条件下，劣化程度低于10%。一般说来，最大化LED作业寿数时有三个根本考虑要素：
1、运用较小的LED顺向电流IF
2、运用较低的占空比(低于100%)
3、环境温度低于125oC
注：IF=20mA条件猜测到22.6现场作业年数的原由于实践压力数据搜集时刻仅到达1万小时，并非代表LED现场作业寿数只要22.6年。要获得更长现场作业年限预估数据，压力数据需超越1万小时。
定论
Avago的光电耦合器产品多年来现已广泛成功地运用在各种困难恶劣运用中作为处理高电压和电压瞬变的东西，光电耦合器中运用的LED在超越30年现场实践作业条件下具有劣化低于10%的杰出功能体现，LED的长作业寿数能够在规划工程师挑选最适合运用光电耦合器时带来更高灵敏度，并协助做出体系牢靠作业年限和低功耗间的最佳平衡挑选。
