时间:2025/12/28 8:50:24
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HCPL-4731-300E是一款由Broadcom(原Avago Technologies)生产的高速光耦合器,属于其光隔离器产品线的一部分。该器件专为在高噪声工业环境或需要电气隔离的系统中实现可靠的信号传输而设计。它采用发光二极管(LED)和集成有高增益、高速光探测器的单片集成电路相结合的结构,提供优异的共模瞬态抗扰度(CMTI),确保在快速开关环境中仍能稳定工作。该光耦支持高达10MBd的数据速率,适用于数字信号隔离、开关电源反馈控制、电机驱动器接口、可编程逻辑控制器(PLC)、工业自动化设备以及医疗电子设备等应用场景。HCPL-4731-300E采用8引脚DIP(双列直插式封装)塑料封装,符合安全标准UL 1577和CSA Component Acceptance Notice #5,在输入与输出之间提供增强型绝缘隔离能力,隔离电压可达3750 Vrms。此外,该器件的工作温度范围宽广,通常为-55°C至+105°C,适合极端环境下的长期运行。由于其内置施密特触发器功能,具有迟滞特性,能够有效抑制输入噪声引起的误触发,提升系统的稳定性与可靠性。
型号:HCPL-4731-300E
制造商:Broadcom Limited
封装类型:8-DIP(宽体)
通道数:1
数据速率:最高10 MBd
电流传输比(CTR):典型值200% @ IF=5mA, VCC=5V
传播延迟时间:tPLH/tPHL = 典型值75ns / 90ns
上升/下降时间:tr/tf ≤ 50ns
共模瞬态抗扰度(CMTI):≥ 15 kV/μs(最小值)
隔离电压(Viso):3750 Vrms(1分钟,UL认证)
工作温度范围:-55°C 至 +105°C
电源电压(VCC):4.5V 至 5.5V
LED正向电流(IF):最大60mA,推荐工作5mA
绝缘电阻:≥ 10^11 Ω
爬电距离:≥ 8mm
电气间隙:≥ 8mm
HCPL-4731-300E的核心优势在于其卓越的抗干扰能力和高可靠性,这主要得益于其内部集成的高灵敏度光接收电路与施密特触发输出级的设计结合。该器件使用砷化镓红外LED作为光源,发射端寿命长且响应迅速;接收端则采用硅基光电探测器与高增益放大器集成于同一芯片上,确保了信号转换的高效性和一致性。其施密特触发器输出具备明显的迟滞电压特性,能够在输入信号存在噪声或缓慢变化时防止多次翻转,从而显著提高系统在恶劣电磁环境中的稳定性。这种迟滞机制使得即使在输入边沿不理想的情况下,也能生成干净、稳定的数字输出信号。
另一个关键特性是其出色的共模瞬态抗扰度(CMTI),达到至少15 kV/μs,远高于普通光耦水平。这一性能对于变频器、逆变器、伺服驱动器等高频开关应用至关重要,因为在这些系统中地电位波动剧烈,容易引起误动作。HCPL-4731-300E通过优化芯片布局和内部屏蔽技术,极大降低了共模电流对信号完整性的影响。
此外,该器件具备良好的温度稳定性和老化特性,CTR随时间和温度的变化较小,保障了长期运行下的信号传输一致性。其宽工作温度范围使其适用于严苛工业环境,包括高温车间或低温户外设备。同时,该光耦满足多项国际安全认证标准,如UL、CSA、IEC/EN/DIN EN 60747-5-5等,支持增强型绝缘等级,适用于功能性隔离和安全隔离场合。内置的开路检测功能(当LED失效或未点亮时,输出保持高电平)也增强了系统的故障诊断能力。整体而言,HCPL-4731-300E是一款兼顾速度、稳定性和安全性的高性能光耦,广泛应用于对可靠性和抗扰性要求较高的工业控制系统中。
HCPL-4731-300E主要用于需要电气隔离的高速数字信号传输场景。典型应用包括工业自动化控制系统中的数字I/O模块、PLC输入输出卡、现场总线隔离接口等,在这些系统中用于隔离微控制器与外部高电压或高噪声设备,防止干扰串入主控单元。在电机驱动领域,常用于隔离PWM控制信号,将来自MCU或DSP的脉冲信号安全传递至功率桥臂的栅极驱动电路,避免高压侧故障影响低压控制部分。此外,在开关电源(SMPS)设计中,可用于反馈回路中的信号隔离,特别是在反激式电源中实现输出电压采样信号的安全回传。
该器件也常见于逆变器、UPS不间断电源、太阳能光伏逆变系统等电力电子装置中,承担控制信号与主功率电路之间的隔离任务。由于其高CMTI性能,特别适合在IGBT或MOSFET高速开关过程中存在的高dv/dt环境下稳定工作。在医疗电子设备中,由于其符合严格的安全隔离规范,可用于病人连接设备的信号隔离,确保患者安全。
另外,HCPL-4731-300E还可用于通信接口隔离,例如RS-485、CAN总线等差分通信线路的初级隔离,以提升系统抗雷击和地环路干扰的能力。测试测量仪器中也广泛采用此类高速光耦来隔离敏感采集电路与外部被测系统。总之,凡是在存在高压、强电磁干扰或需满足安全隔离要求的应用中,HCPL-4731-300E都能发挥重要作用,保障系统运行的可靠性与安全性。
ACPL-4731
HCPL-4731
6N137