PS2701A-1-F3-A 产品概述
PS2701A-1-F3-A 是瑞萨(RENESAS)出品的一款单通道光电耦合器(Optocoupler),输入为直流 LED,输出为光电三极管,采用 SMD-4(4 引脚 SOP)封装并提供卷盘(T/R)交付。该器件以高隔离电压、较大的电流传输比(CTR)和适中的开关速度为特征,适合对微控制器与高压侧电路进行信号隔离的低/中速应用。
一、主要特性
- 输入类型:DC(LED 驱动)
- 输出类型:光电三极管
- 正向压降 (Vf):典型 1.2 V(LED)
- 正向电流 (If,最大):50 mA
- 输出电流(集电极电流,IC):30 mA(典型/最大规格)
- 隔离耐压 (Vrms):3.75 kV
- LED 反向耐压 (Vr):6 V(DC)
- 负载电压(集电极-发射极最大 VCE):70 V
- 集-发饱和电压 VCE(sat):0.3 V(在 IC=10 mA, IF=2 mA 条件下)
- 电流传输比 (CTR):最小 50%,最大可达 300%(具体值随 If 与温度变化)
- 开关时间:上升时间 tr ≈ 5 μs,下降时间 tf ≈ 7 μs
- 工作温度范围:-55 ℃ ~ +100 ℃
- 封装:SMD-4(4 引脚 SOP),T/R 卷装供货
二、典型电气与性能说明
- CTR(电流传输比)定义为集电极电流与 LED 正向电流之比。该器件 CTR 下限为 50%,在合适 If 下可高达 300%,这表示在弱驱动时仍可得到可靠输出,同时在较大 If 条件下可获得较高输出电流。
- VCE(sat)=0.3 V 的规格在数字开关场景中表明,当 LED 以若干 mA 驱动(规格给出为 IF=2 mA,而 IC=10 mA)时,输出三极管可以进入饱和区,获得较小的饱和压降以便驱动下游逻辑或晶体管。
- 隔离电压 3.75 kVrms 可满足典型工业与消费类电路中信号隔离需求(具体是否符合安全规范请参考完整产品认证信息与应用场景)。
三、典型应用场景
- MCU 与高压电路之间的数字信号隔离(按开关速度与 CTR 要求选型)
- 工业控制与传感器接口的隔离电路
- 电源管理与反馈回路(如开关电源的次级到初级信号隔离)
- 通信接口隔离(低速 UART、I2C 等需注意带宽限制)
- 继电器驱动或作为逻辑级移位的隔离元件(在 30 mA 集电极电流限制内)
四、设计使用建议与注意事项
- LED 驱动电阻计算:R = (Vin - Vf) / If。举例:若以 5 V 驱动并期望 IF≈2 mA(可用于保证 VCE(sat) 所需的驱动),则 R = (5.0 - 1.2) / 0.002 ≈ 1.9 kΩ。
- 若目标是获得特定集电极电流 IC,可利用 CTR 估算所需 LED 电流:IC ≈ CTR × IF。由于 CTR 有较大范围(50%–300%),在精确应用中应考虑最差情况并加入足够裕量。
- 集电极-发射极最大电压为 70 V,使用时不得超过此值;集电极电流也不应超过 30 mA 上限。
- 开关速度 tr/tf(5–7 μs)适合低至中等速率信号隔离,不适合高速数据链路( tens of Mbps 以上)。
- LED 反向电压 VR=6 V,电路中避免向 LED 施加大的反向电压以防损坏。
- 在焊接与装配时遵循瑞萨官方数据手册中的回流焊工艺建议与 ESD 防护要求。
五、封装与机械信息
- SMD-4(4 引脚 SOP)表面贴装,适用于自动贴片与回流工艺,卷盘式供货方便批量生产。
- 引脚少、封装紧凑,适合 PCB 面积受限的设计。具体引脚排列、外形尺寸与带孔/封装图请参考官方机械图纸。
六、可靠性与环境适应
- 宽工作温度范围(-55 ℃ 至 +100 ℃)使其可用于工业级环境,但长期可靠性与热设计需考虑器件在高温下的 CTR 变化与 LED 寿命衰减。
- 隔离耐压 3.75 kVrms 提供良好的信号隔离能力;实际安全等级与认证(如可用于人员保护的耐压要求)请以官方认证为准。
七、典型电路示例与应用提示
- 基本数字隔离:在输入侧串联限流电阻驱动 LED,输出侧使用上拉电阻将光耦三极管的集电极拉至逻辑电源电平(注意上拉电阻值需与期望的响应速度和负载匹配)。
- 作为开关驱动:利用光耦输出驱动下游小信号晶体管或中继线圈时,确保不超过 IC=30 mA 并考虑 VCE(sat) 与耗散。
- 若需更快响应或更低 VCE(sat),可参考并联或级联电路设计,但必须严格遵守最大额定值与热管理原则。
总结:PS2701A-1-F3-A 是一款在隔离性能、CTR 范围与封装尺寸间取得平衡的单通道光电耦合器,适合多数低/中速信号隔离场合。设计时应以官方数据手册为准,结合 CTR 波动、器件最大额定值及温度特性进行余量设计,以确保系统长期稳定可靠运行。