FOD3184：3A 输出电流高速 MOSFET/IGBT 栅极驱动光耦合器深度解析

在电子工程领域，栅极驱动光耦合器是实现电路隔离和信号传输的关键元件。今天，我们就来深入探讨一下 FOD3184 这款 3A 输出电流的高速 MOSFET/IGBT 栅极驱动光耦合器。

文件下载：FOD3184CN-D.pdf

一、产品背景与变更说明

FOD3184 原属于飞兆半导体，如今已成为安森美半导体（ON Semiconductor）的一部分。由于系统集成的需求，部分飞兆可订购的零件编号需要更改，原编号中的下划线（_）将改为破折号（-）。大家可通过安森美半导体网站（www.onsemi.com）核实更新后的器件编号。

二、产品特性

高抗噪能力

FOD3184 具有 50 kV/µs（典型值）的共模抑制特点，在 (V_{CM}=2,000 V) 时能有效抵抗噪声干扰，为电路稳定运行提供保障。大家在设计高噪声环境下的电路时，是否会优先考虑这种高抗噪能力的器件呢？

宽工作温度范围

保证工作温度范围为 -40°C 至 +100°C，这使得它能适应多种恶劣的工作环境，无论是高温还是低温环境，都能稳定工作。

大输出电流

具备 3A 峰值输出电流，可满足中等功率 MOSFET/IGBT 的驱动需求，为功率器件的可靠驱动提供了充足的能量。

快速开关速度

传播延迟最大为 210 ns，脉宽失真度最大 65 ns，输出上升/下降时间快，能有效降低动态功耗，同时支持 250 kHZ 最大开关速度，适用于高频应用场景。

轨到轨输出

使用输出级的 P 沟道 MOSFET 可使输出电压摆幅接近供电轨，实现轨到轨输出，提高了信号的驱动能力。

欠压锁定保护

带滞回的欠压锁定保护（UVLO），优化用于驱动 IGBT，能在电源电压异常时保护器件，提高系统的可靠性。

安全和法规认证

通过 UL1577（5,000 VACRMS，1 分钟）和 DIN EN/IEC 60747 - 5 - 2（1,414 峰值工作绝缘电压）等认证，最小爬电距离为 8.0 mm，最小绝缘厚度为 0.5 mm 至 16 mm（选项 TV 或 TSV），确保了产品的安全性和合规性。

三、应用领域

FOD3184 适用于多种领域，包括等离子显示屏、高性能 DC/DC 转换器、高性能开关模式电源、高性能不间断电源以及隔离功率 MOSFET/IGBT 栅极驱动等。这些应用场景对器件的性能和可靠性要求较高，FOD3184 凭借其出色的特性能够很好地满足需求。

四、产品结构与原理

FOD3184 由铝砷化镓（AlGaAs）发光二极管与具有 PMOS 和 NMOS 输出功率晶体管集成电路功率级的 CMOS 感测器进行光耦合。这种结构使得输入信号通过光信号进行传输，实现了电气隔离，提高了电路的安全性和抗干扰能力。

五、封装与引脚定义

封装

该器件封装在 8 引脚双列直插式外壳内，兼容 260°C 回流焊接工艺，符合无铅焊接的规定，方便进行电路板的组装和焊接。

引脚定义

引脚号	名称	说明
1	NC	未连接
2	阳极	LED 阳极
3	阴极	LED 阴极
4	NC	未连接
5	V SS	负极电源电压
6	V O2	输出电压 2（内部连接至 V O1）
7	V O1	输出电压 1
8	V DD	正向电源电压

六、性能参数

安全性和绝缘标准

根据 DIN EN/IEC 60747 - 5 - 2，此光电耦合器仅适用于安全极限数据之内的“安全电气绝缘”，通过保护性电路确保各项安全标准达标。相关参数如下：	符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位
	安装标准符合 DIN VDE0110/1.89 表 1 对于额定市电电压<150Vrms		IV
对于额定市电电压<300 Vrms		HV
对于额定市电电压<450Vrms		1=
对于额定市电电压<600Vrms		T=
对于额定市电电压<1000Vrms(选项 T、TS)		T=
	气候分类		40/100/21
	污染等级(DIN VDE 0110/1.89)		2
CTI	相比漏电起痕指数	175
VPR	输入至输出测试电压,方法 b, VIORMx 1.875 = VPR,100%生产测试测试 tm = 1 秒,局部放电<5pC	2651
输入至输出测试电压,方法 a, VIORMx1.5 = VpR,类型和样品测试,	2121
	外部绝缘间隙(对于选项 T 或 TS - 0.4"引线间距)				mm
绝缘厚度	0.5			mm
T 外壳	安全极限值 - 发生故障时允许的最大值 壳体温度	150			°C
IS,INPUT	输入电流	25			mA
Ps,OUTPUT	输出功率	250			mW
R1O	Ts,Vo = 500V 时的绝缘阻抗	109			C

绝对最大额定值

应力超过绝对最大额定值可能会损坏器件，在超出推荐的工作条件和应力的情况下，器件可能无法正常工作。相关参数如下：	符号	参数	数值	单位
TSTG	存储温度	-40 至 +125	C
TOPR	工作温度	-40 至 +100	℃C
TJ	结温	-40 至 +125	C
	反向输入电压
lOH(PEAK)	高“峰值输出电流(2) 4	3	A
OL(PEAK)	低“峰值输出电流(2) 4	3	A
VDD - Vss	电源电压	-0.5 至 35	V
VO(PEAK)	输出电压	0 至 VDD	V
Po	输出功耗(3)	250	mW
PD	总功耗(3)	295	mW

推荐工作条件

为确保器件的最佳性能达到数据表中的规格，需在推荐的工作条件下使用。相关参数如下：	符号	参数	数值	单位
V DD – V SS	电源	15 至 30	V
I F(ON)	输入电流 (ON)	10 至 16	mA
V F(OFF)	输入电压 (OFF)	-3.0 至 0.8	V

光电特性（DC）

在所有推荐的条件下，典型值测量条件为 (V{D D}=30 ~V)，(V{SS}=0 ~V)，(T_{A}=25^{circ} C)。相关参数如下：	符号	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
I OH	高电平输出电流	V OH = (V DD – V SS – 1 V)		-0.9	-0.5	A
V OH = (V DD – V SS – 6 V)			-2.5
I OL	低电平输出电流	V OL = (V DD – V SS + 1 V)	0.5	1		A
V OL = (V DD – V SS + 6 V)	2.5
V OH	高级输出电压 (4)(5)	I O = -100 mA, I F = 10 mA	V DD – 0.5			V
I O = -2.5A, I F = 10 mA	V DD – 7
V OL	低电平输出电压 (4)(5)	I O = 100mA, I F = 0 mA			V SS + 0.5	V
	I O = 2.5A, I F = 0 mA			V SS + 7
I DDH	高电平电源电流	输出开路, I F = 10 至 16 mA		2.6	3.5	mA
I DDL	低电平电源电流	输出开, V F = -3.0 至 0.8 V		2.5	3.5	mA
I FLH	阈值输入电流 低电平至高电平	I O = 0 mA, V O > 5 V		3.0	7.5	mA
V FHL	阈值输入电压高电平至低电平	I O = 0 mA, V O < 5 V	0.8			V
V F	输入正向电压	I F = 10 mA	1.1	1.43	1.8	V
 V F / T A	正向电压温度系数	I F = 10 mA		-1.5		mV/°C
V UVLO+	欠压锁定阈值	V O > 5 V, I F = 10 mA	11.5	13.0	13.5	V
V UVLO–	V O < 5 V, I F = 10 mA	10.0	11.5	12.0	V
UVLO HYST	UVLO 滞回			1.5		V
BV R	反向击穿输入电压	I R = 10 µA	5			V
C IN	输入电容	f = 1 MHz, V F = 0 V		25		pF

开关特性

同样在所有推荐的条件下，典型值测量条件为 (V{D D}=30 ~V)，(V{SS}=0 ~V)，(T_{A}=25^{circ} C)。相关参数如下：	符号	参数	测试条件	最小值	典型值 *	最大值	单位
t PLH	传播延迟时间到高输出电平 (6)	I F = 10 mA, R g = 10 , f = 250 kHz, 占空比 = 50%, C g = 10 nF	50	120	210	ns
t PHL	传播延迟时间到低输出电平 (6)	50	145	210	ns
P WD	脉宽失真度 (7)		35	65	ns
P DD (t PHL – t PLH )	任何两个部件 (8) 之间的传播延迟差	-90		90	ns
t r	上升时间	C L = 10 nF, R g = 10 		38		ns
t f	下降时间		24		ns
t UVLO ON	UVLO 导通延迟			2.0		µs
t UVLO OFF	UVLO 关断延迟			0.3		µs
	CM H		输出高电平共模瞬态 抑制性 (9) (10)	T A = +25 °C, I f = 10 mA 至 16 mA, V CM = 2 kV, V DD = 30 V	35	50		kV/µs
	CM L		输出低电平共模瞬态 抑制性 (9) (11)	T A = +25°C, V f = 0 V, V CM = 2 kV, V DD = 30 V	35	50		kV/µs

绝缘特性

符号	参数	测试条件	最小值	典型值 *	最大值	单位
V ISO	耐受绝缘电压 (12) (13)	T A = 25°C, R.H. < 50%, t = 1 分钟, I I - O ≤ 10 µA	5000			V rms
R I - O	电阻(输入至输出) (13)	V I - O = 500 V		10 11		
C I - O	电容(输入至输出)	频率 = 1 MHz		1		pF

七、典型性能曲线与测试电路

文档中给出了一系列典型性能曲线，如输出高电压降与输出高电流、输出高电流与环境温度等关系曲线，以及各种测试电路，如 IOL 测试电路、IOH 测试电路等。这些曲线和电路有助于工程师更好地了解器件的性能和进行测试验证。

八、订购信息与标识信息

订购信息

器件编号	封装	包装方法
FOD3184	DIP 8 引脚	管装(每管 50 个)
FOD3184S	SMT 8 引脚(弯曲引线)	管装(每管 50 个)
FOD3184SD	SMT 8 引脚(弯曲引线)	编卷带包装(每卷 1000 单位)
FOD3184V	DIP 8 引脚､ DIN EN/IEC 60747 - 5 - 2 选项	管装(每管 50 个)
FOD3184SV	SMT 8 引脚(弯曲引线)､ DIN EN/IEC 60747 - 5 - 2 选项	管装(每管 50 个)
FOD3184SDV	SMT 8 引脚(弯曲引线)､ DIN EN/IEC 60747 - 5 - 2 选项	编卷带包装(每卷 1000 单位)
FOD3184TV	DIP 8 引脚､ 0.4” 引线间距､ DIN EN/IEC 60747 - 5 - 2 选项	管装(每管 50 个)
FOD3184TSV	SMT 8 引脚､ 0.4” 引线间距､ DIN EN/IEC 60747 - 5 - 2 选项	管装(每管 50 个)
FOD3184TSR2V	SMT 8 引脚､ 0.4” 引线间距､ DIN EN/IEC 60747 - 5 - 2 选项	卷带和卷盘(每卷 700 装)

标识信息