光电耦合器应用失效研究

冯文昕，孙哲，李道豫，邱志远，黄伟冠

（1.中国南方电网超高压输电公司贵阳局，贵州 贵阳 550003；2.工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 511370）

0 引言

光电耦合器，又被称为光耦（OC ：Optical Coupler），通过发光二极管（LED），将输入端电信号变为一定波长的光，被光电探测器接收并转化为光电流，再经过进一步放大后输出[1]。OC 以光为介质进行信号的传输，实现电-光-电的转化[2]。这种工作方式有着一个显著的优点：输入、输出之间实现了信号的单向传输与隔离，输出端信号对输入信号完全没有干扰，并且工作稳定、传输效率高、使用寿命长[3-4]。OC 已经被广泛地应用于家电、轨道交通和通信等行业。OC 在电路中主要用作隔离器件，例如：空调内外机通信、AC-DC电源隔离反馈、电机驱动等[5]。

本文针对OC 导致的失效事件开展分析，确定了失效是由于OC 生产工艺问题导致，并提出了相应的改进方法。

1 事件背景

本文涉及的OC 用于某家电产品，该产品在用户端发生失效，失效现象为产品外壳发生过热烧毁，如图1-2 所示。产品失效呈现批次性，某批次产品失效率高达50%。经测试（测试结果如表1所示），由于OC 失效，产品内部的电源板输出电压远高于设计值，导致与电源板相连的LED 控制板功率上升而急剧地发热，最终产品失效。

图1 产品烧毁的典型图片

图2 拆开烧毁的整机外壳后组件图片

表1 电源板“13 V”输出电压测量

2 光电耦合器失效分析过程

OC 所在的电源板采用LLC 谐振半桥拓扑结构，如图3-4 所示，使交流输入转换成直流输出。为了保证客户的使用安全，电源电路采用变压器与OC 实现交流输入端与直流输出端的隔离。……