‌FODM291系列光耦合器技术解析与应用指南

安森美FODM291直流检测输入光耦合器是单通道光电晶体管光耦合器，采用半间距迷你扁平4引脚封装，引线间距为1.27 mm。这些光耦合器由驱动光电晶体管的砷化镓红外发光二极管组成。FODM291光耦合器采用紧凑的半间距微型扁平4引脚封装。这些光耦合器非常适合用于直流/直流转换器、接地环路隔离、信噪比隔离、适配器和充电器、机顶盒、电源、电机控制和可编程逻辑控制。

数据手册；*附件：onsemi FODM291直流检测输入光耦合器数据手册.pdf

特性

• 电流传输比范围从80%至600%（条件：IF = 5mA，VCE = 5V，TA = 25°C）：
  • FODM291A − 80%至160%
  • FODM291B − 130%至260%
  • FODM291C − 200%至400%
  • FODM291D − 300%至600%
• 适用于红外线回流，260 °C
• 安全和法规批准：
  • UL1577，3750VACRMS 持续1分钟
  • DIN EN/IEC60747-5-5，565V峰值工作绝缘电压

引脚连接

封装尺寸

‌FODM291系列光耦合器技术解析与应用指南‌

一、产品概述与核心特性

FODM291系列是安森美（onsemi）推出的单通道直流检测输入光电晶体管耦合器，采用半间距微型扁平4引脚封装，引脚间距为1.27 mm。该器件由砷化镓红外发射二极管驱动光电晶体管构成，具有紧凑的结构设计。

‌ 关键特性亮点： ‌

• ‌电流传输比（CTR）分级‌：提供四个等级可选
  • FODM291A：80% - 160%（IF = 5 mA, VCE = 5 V, TA = 25°C）
  • FODM291B：130% - 260%
  • FODM291C：200% - 400%
  • FODM291D：300% - 600%
• ‌安全认证‌：
  • UL1577认证，耐压3750 VACRMS（1分钟）
  • DIN EN/IEC60747-5-5认证，峰值工作绝缘电压565V（审批中）
• ‌制造工艺‌：支持红外回流焊，最高耐受260°C

二、详细技术参数分析

1. 电气安全特性

按照DIN EN/IEC 60747-5-5标准，该光耦仅适用于"安全电气绝缘"，必须通过保护电路确保安全等级符合要求：

‌ 绝缘性能参数： ‌

• 输入-输出测试电压（方法A）：904 Vpeak
• 输入-输出测试电压（方法B）：1060 Vpeak
• 最高允许过电压：4000 Vpeak
• 外部爬电距离：≥5 mm
• 外部间隙：≥5 mm
• 绝缘厚度：≥0.4 mm
• 绝缘电阻：>10⁹ Ω（TS = 150°C, VIO = 500 V）

2. 绝对最大额定值

‌ 发射器部分： ‌

• 连续正向电流（IF(average)）：50 mA
• 峰值正向电流（IF(peak)）：1 A（1秒脉冲，300 pps）
• 反向输入电压（VR）：6 V
• LED功耗（PDLED）：70 mW

‌ 探测器部分： ‌

• 连续集电极电流（IC(average)）：50 mA
• 集电极-发射极电压（VCEO）：80 V
• 发射极-集电极电压（VECO）：7 V
• 集电极功耗（PDC）：150 mW

3. 开关特性

在TA = 25°C条件下，输出上升时间（tR）和下降时间（tF）均为5 μs（典型值）-18 μs（最大值），测试条件为IC = 2 mA, VCE = 2 V, RL = 100 Ω。

三、典型性能曲线解读

通过数据手册提供的特性曲线可深入了解器件行为：

‌1. 正向特性‌（图1）

• 正向电流随正向电压变化曲线显示温度敏感性
• 在相同VF下，低温环境（-55°C）IF显著高于高温环境（110°C）

‌2. 电流传输比特性‌（图2）

• CTR在低IF区域最高，随IF增大而下降
• 设计时应选择适当工作点以优化CTR

‌3. 温度特性‌（图3）

• 相对电流传输比随环境温度升高而下降
• 110°C时CTR约为25°C时的40%

‌4. 饱和电压特性‌（图4,6）

• VCE(SAT)随IF增加而降低，随温度升高而增大
• 在IC = 1 mA, IF = 10 mA条件下，-55°C时VCE(SAT)约0.02 V，110°C时约0.16 V

四、应用场景深度解析

1. 电源转换领域

‌ DC-DC变换器应用： ‌

• 提供初级与次级之间的安全隔离
• 实现反馈信号的电气隔离传输
• 适用于适配器、充电器等高频开关电源

2. 工业控制系统

‌ 接地环路隔离： ‌

• 消除不同接地电位导致的干扰电流
• 提高信号传输的信噪比

‌ 电机控制与PLC： ‌

• 用于I/O接口隔离，保护控制器免受高压冲击
• 信号噪声隔离，确保控制信号的纯净度

3. 消费电子应用

• 家电控制系统
• 机顶盒信号隔离
• 各类需要安全隔离的消费类电子产品

五、设计要点与注意事项

1. 电路设计考虑

‌ 工作点选择： ‌

• 根据所需CTR选择适当IF工作点
• 考虑温度对CTR的影响，留出足够设计余量

‌ 负载电阻设计： ‌

• 根据开关速度要求选择RL值（参考图7）
• 较小RL可提高开关速度但会增加功耗

2. 热管理策略

• LED最大允许功耗随温度升高而降低（图9）
• 探测器功耗同样受温度限制（图10）
• 实际应用中需根据环境温度降额使用

3. 焊接工艺控制

严格按照回流焊温度曲线（图12）：

• 峰值温度：260°C（+0°C/-5°C）
• 在液态温度（217°C）以上时间：60-150秒
• 从25°C到峰值温度总时间不超过8分钟

4. 安全设计准则

• 必须使用保护电路确保工作在安全额定值内
• 电气间隙和爬电距离设计需符合相关标准
• 定期检测绝缘性能，确保长期可靠性