光耦测试之频率篇

光耦全称光耦合器（opticalcoupler），它是以光为媒介来传输电信号的器件，输入与输出之间除了光束外无其它任何连接，完全隔离。在数字电路应用广泛。

根据输出类型一般有如下几类：晶体管输出、高速集成电路输出、三端双向可控硅输出和光控继电器。在电路设计中以晶体管输出和高速集成电路输出使用居多，本次测试的光耦选用这两类为样品。

光耦的响应频率与光耦的打开关闭速度即上升沿与下降沿时间有关，其中上升沿与光耦的输入电流有关，输入电流越大，上升沿越短。下降沿与光耦的输出负载有关，负载越重电流释放越快，下降沿也越长。

本测试使用的电路如下：

图1

输入信号由FPGA提供，高电平3.3V，输出为24V系统。考虑到光耦输入很多是由单片机之类的提供，其驱动电流有限，最大的也就十几毫安，因此测试是选用10mA的输入电流，因不同光耦的压降不同，需通过可调电位器R2进行微调。一般晶体管输出（不包括达林顿输出，关于该类型光耦后文有讨论）的光耦输出电流可到50mA，在测试中我们在输出端串上一只1k的电阻，然后施加24V的电压，此时的负载电流约23mA，接近标称值的一半。

测试样品：TLP521-1,PS2801-1,PS2805-1,TLP127,TLP181,HCPL0601

测试使用频率分档：40M、20M、10M、8M、6.15M、4M、2M、1M、800K、615K、400K、200K、100K、80K、61.5K、40K、20K、10K、8K、6.15K、4K、2K、1K

测试结果：

光耦型号	通过频率	上升时间	下降时间
TLP521-1	61.5KHz	3us	4us
PS2801-1	40KHz	5us	6us
PS2805-1	40KHz	3us	5us
TLP127	2KHz	1us	100us
TLP181	61.5KHz	2us	3us
HCPL0603	8MHz	36ns	6ns

测试过程中的截图如下

TLP521-1
PS2801-1
PS2805-1
TLP127(2K)
TLP127(4K)
TLP181
HCPL0601

测试中发现TLP127的关闭时间很长，该光耦为达林顿管输出，其原因可能是由于达林顿管的输出电流能力较强，最大可达150mA，而我们测试电路的负载较小，输出端泻电流较慢，导致电平保持时间、关断时间等都很长。在4K波形中可以看到，电流尚未来得及完全释放下一个上升沿即已经开始，此时的信号输出已经无法正常使用。芯片手册上给出的参数亦是如此，在典型电路的测试中（详情请参阅厂家的数据手册）关断时间达到80us，因此在使用该类型光耦是要注意。HCPL0601为高速集成电路输出光耦，因此可使用频率相当高，测试中甚至可达到20MHz的极限频率。

从测试结果上来看，同种类型的光耦性能相差不大，基本上可以互用。本次测试只是在一个固定的输入电流与输出负载下进行的，这些因素也会对光耦的性能有较大影响，后期将会继续进行输入电流、输出负载这些因素与光耦性能之间的关系，敬请期待。