一种光电耦合装置传输增益的调节方法与流程

本公开涉及半导体微电子，具体而言，涉及一种光电耦合装置传输增益的调节方法；更具体地，涉及一种线性光电耦合装置传输增益的调节方法。

背景技术：

1、光电耦合装置，即光电隔离器或光耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光元件(如红外线发光二极管led)与受光元件(如光敏三极管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光元件发出光线，受光元件接收光线之后产生电流，从输出端输出，从而实现“电—光—电”转换，以及输入、输出电流之间的耦合。

2、光电耦合器可分为普通光电耦合器和线性光电耦合器。

3、其中，普通光电耦合器为单收单发模式，其输入、输出间不具有线性传输特性，即电流传输特性曲线是非线性的，因此一般只能传输数字(开关)信号，不适合传输模拟量，在模拟电路中的应用只限于对较高频率的小信号的隔离传送。

4、线性光电耦合器的电流传输特性曲线接近直线，能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，并且小信号时性能较好，因此，对于模拟信号的传输和隔离控制，常常需要选用线性光电耦合器。

5、相较于普通光电耦合器的单收单发模式，线性光耦增加了一个用于反馈的受光元件，虽然两个受光元件都是非线性的，但两个受光元件的非线性特性是相同的，这样就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而实现线性隔离和传输的目的。

6、对于线性光电耦合器来说，传输增益是重要的技术指标，常见的传输增益理论上是1，实际应用时一般要求线性光耦产品的传输增益范围控制在0.95至1.05之间；近年来，随着线性光耦的应用领域越来越广泛，市场对于线性光耦的传输增益有了更多需求，如传输增益为：0.5～0.8、0.7～0.9、1.5～2、等等，以适用于不同的应用需求。由于生产过程中不可避免的误差，导致不同批次、甚至相同批次间的产品的传输增益可能存在较大的差异，因此用户在选型过程中，就不能根据需要灵活选用不同传输增益且一致性较好的线性光电耦合器，而只能在使用过程中依赖于匹配外围电路来满足所需的传输增益要求，给使用带来不必要的繁琐和不便。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述不足，本公开实施例提供一种光电耦合装置传输增益的调节方法，这种调节方法包括：

2、提供相对设置的发光元件和受光元件，并且，将发光元件设置于第一平面，将受光元件设置于第二平面；第一平面与第二平面平行并且具有预设距离；受光元件包括第一受光元件和第二受光元件；

3、基于传输增益目标值获得第一距离和第二距离的比例关系，其中，以发光元件在第二平面上的正投影与第一受光元件之间的距离作为第一距离，以发光元件在第二平面上的正投影与第二受光元件之间的距离作为第二距离；

4、传输增益目标值、第一距离和第二距离满足如下关系：

5、k＝1/[a+b(d2/d1)]

6、其中，k为传输增益目标值，d1为第一距离，d2为第二距离；a，b取值满足：

7、-1.24＜a＜-0.7248，1.709＜b＜2.367

8、或

9、-1.99＜a＜-1.38，2.355＜b＜3.079；

10、根据比例关系设定第一距离和/或第二距离，以使调节后的传输增益接近或等于传输增益目标值。

11、在上述方法中，首先确定所需达到的传输增益目标值，并且基于上述公式和常数a、b的取值，获得第一距离和第二距离的比例关系，然后据此调节第一距离和/或第二距离，可以获得非常接近或等于目标值的传输增益值，换言之，通过该方法调节的光电耦合装置具有较高的传输增益精度。

12、其中，由于受光元件、发光元件均为片状形式，因此在本方案的方法中，根据上述发光元件和受光元件的位置关系的测量方法的不同，a、b的取值也有所区别，旨在获得更加精确的传输增益精度。具体包括如下可选技术方案：

13、可选地，第一距离和第二距离测量自发光元件中心与受光元件中心之间的投影距离。

14、参数a、b、d1、d2满足：

15、-1.0684＜a＜-0.8968

16、1.928＜b＜2.147

17、0.5mm≤d1≤1.85mm

18、0.5mm≤d2≤1.85mm。

19、或者，

20、传输增益目标值、第一距离和第二距离满足：

21、k＝1/[2(d2/d1)-1]。

22、基于上述公式获得的传输增益实测值与目标值之间的误差能够控制在5％范围内。同时根据仿真结果显示，其可信度达到95％以上。

23、可选地，第一距离和第二距离为发光元件中心与受光元件外边缘之间的投影距离。

24、参数a、b满足：

25、-1.8375＜a＜-1.5325

26、2.536＜b＜2.898

27、可选地，在上述根据比例关系设定第一距离和/或第二距离的步骤中，还包括：

28、利用透视成像设备，以垂直于所述第二平面对发光元件和受光元件进行成像，以获取所述发光元件和所述受光元件的当前位置。

29、进一步地，上述的透视成像设备为x光透视成像设备。

30、在调节/设定第一、第二距离的过程中，需要对各元件位置进行持续的监视/测量，以保证调节/设定的准确。受限于耦合装置外壳、贴片设备的阻挡，难以通过可见光进行测量，故本公开实施例采用透视成像设备，可不间断地对各元件进行成像、测量，保证第一、第二距离设定准确。

31、需要说明的是，受受光元件探测灵敏度的限制，预设距离过长时，受光元件对光信号的探测可能不够灵敏，预设距离过短时，受发散角的制约，受光面不能充分接收到光信号，从而影响光探测效率。优选地，将发光元件的发光面设置于所述第一平面，将受光元件的受光面设置于所述第二平面，预设距离为0.3mm至1.5mm。

32、可选地，在提供光电耦合装置中，所述发光元件在所述第二平面上的正投影位于所述第一受光元件和所述第二受光元件之间。

33、可选地，传输增益目标值k为0.5至2.2。在该传输增益目标值范围内，传输增益实测值与目标值之间的误差能够控制在5％范围内。同时根据仿真结果，其可信度达到95％以上。

34、在上述实施例的技术方案以及优选方案中，能够基于传输增益目标值，获取所需设定的第一距离和第二距离(及二者比例关系)，有利于通过可精准定位的自动粘接设备和组装设备，精确地设定第一距离和第二距离，以获得具有高精度的传输增益实际值。

35、进一步地，上述技术方案适用的传输增益目标值范围较广，在0.5至2.2范围内精确度均能达到较高水平。

36、综上所述，实施例中的方法能够实现线性光耦传输增益可调范围大，精度高的有益效果，同时能够减少批次间差异性大的问题，为不同的应用需求提供尽可能的简化和便利。

技术特征：

1.一种光电耦合装置传输增益的调节方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述第一距离和所述第二距离为所述发光元件中心与所述受光元件中心之间的投影距离。

3.根据权利要求2所述的调节方法，其特征在于，所述调节方法中，参数a、b、d1、d2满足：

4.根据权利要求3所述的调节方法，其特征在于，所述传输增益目标值、所述第一距离和所述第二距离满足：

5.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述第一距离和所述第二距离为所述发光元件中心与所述受光元件外边缘之间的投影距离。

6.根据权利要求5所述的调节方法，其特征在于，所述调节方法中，参数a、b满足：

7.根据权利要求1至6任一项所述的调节方法，其特征在于，在所述根据所述比例关系设定所述第一距离和/或第二距离步骤中，还包括：

8.根据权利要求7所述的调节方法，其特征在于，所述透视成像设备为x光透视成像设备。

9.根据权利要求1至6任一项所述的调节方法，其特征在于，将所述发光元件的发光面设置于所述第一平面，将所述受光元件的受光面设置于所述第二平面，所述预设距离为0.3mm至1.5mm。

10.根据权利要求1至6任一项所述的调节方法，其特征在于，所述发光元件在所述第二平面上的正投影位于所述第一受光元件和所述第二受光元件之间。

11.根据权利要求1至6任一项所述的调节方法，其特征在于，所述传输增益目标值k为0.5至2.2。

技术总结本公开提供一种光电耦合装置传输增益的调节方法。其中，将发光元件设置于第一平面，将受光元件设置于第二平面并与发光元件相对；第一、第二平面平行并且具有预设距离；受光元件包括第一受光元件和第二受光元件。上述方法以发光元件在第二平面上的正投影与第一受光元件之间的距离作为第一距离，发光元件在第二平面上的正投影与第二受光元件之间的距离作为第二距离，基于传输增益目标值获得第一距离和第二距离的比例关系，根据比例关系设定第一距离和/或第二距离，以使调节后的传输增益接近或等于传输增益目标值。本公开有利于借助可精准定位的自动粘接设备和组装设备，获得具有高精度的传输增益实际值。并且适用的传输增益目标值范围较广。技术研发人员：赵美星,张欠欠,宋亚美,王明辉,坑晓雨,宫胜男,赵文静,张旭,何文娟,石玉洁,王四新,吴雪娇受保护的技术使用者：北京瑞普北光电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23