东芝公司的 TLP291GB-TP.SE 是一款单通道光电晶体管输出光耦合器，采用紧凑型 SOP-4 (SO4) 封装（2.6 x 7.0 x 2.1 mm）。它由一个砷化镓红外发光二极管与一个光电晶体管光耦合组成，可提供 3750 Vrms 的最小隔离电压。GB 等级规定，在 IF=5mA 和 VCE=5V 时，电流传输比 (CTR) 为 100% 至 400%。主要规格：集电极-发射极电压 80V，正向电流 50mA，集电极电流 50mA，VCE（sat）最大值 0.3V，反向电压 5V，总功耗 200mW。开关特性：典型上升时间 2-4us，下降时间 3-7us。工作温度：-55 至 110C。安全认证：UL 1577、cUL、EN 60747-5-5 (VDE)、EN IEC 62368-1 (VDE)、GB 4943.1-2022 (CQC)。蠕变/间隙：最小 5.0 毫米。后缀 TP 表示卷带包装（2500 件/卷），后缀 SE 表示增强型。状态：不建议用于新设计（东芝建议用 TLP291(SE 或 TLP293 代替）。符合 RoHS 规范。.
东芝公司的 TLP291GB-TP.SE 是一款单通道光电晶体管输出光耦合器，采用超薄 SOP-4 (SO4) 封装，尺寸仅为 2.6 x 7.0 x 2.1 mm。该器件由一个砷化镓（GaAs）红外发光二极管（IRED）与一个硅 NPN 光电晶体管光学耦合组成，在输入和输出电路之间提供电隔离。.
GB 等级指定的电流传输比 (CTR) 范围为 100% 至 400%，IF=5mA，VCE=5V，温度为 25C，这意味着光电晶体管集电极电流相当于 LED 正向电流的 1 倍至 4 倍。这一相对较高的 CTR 范围使 GB 级产品适用于输入 LED 电流预算有限的低电流驱动应用，例如微控制器 GPIO 驱动的隔离电路。.
主要电气规格包括：集电极-发射极击穿电压 (VCEO) 最低为 80V，正向额定电流最大为 50mA，集电极额定电流最大为 50mA，IC=2.4mA、IF=8mA 时集电极-发射极饱和电压 (VCE(sat)) 最大为 0.3V，封装总功耗为 200mW。在 IF=5mA 时，输入 LED 正向电压通常为 1.25V，最大额定反向电压为 5V。.
该器件可提供 3750 Vrms 的最小隔离电压（测试时间为 1 分钟），适用于电源、可编程逻辑控制器 (PLC) 和通信接口中的增强绝缘应用。爬电距离和间隙最小均为 5.0 毫米，绝缘厚度最小为 0.4 毫米，符合安全认证光耦合器的结构要求。.
开关特性包括典型的上升时间为 2us，下降时间为 3us（VCC=10V，IC=2mA，RL=100 欧姆时），典型的导通时间为 3us，关断时间为 3us。这些适中的开关速度使该器件适用于信号隔离而非高速数据通信。.
TLP291GB-TP.SE 通过了全面的安全认证：UL 1577（文件号 E67349）、cUL（CSA 组件验收服务第 5A 号）、EN 60747-5-5 (VDE)、EN IEC 62368-1 (VDE) 和 GB 4943.1-2022 (CQC)。VDE 选件（后缀 V4）提供额外认证，最大工作绝缘电压为 707 Vpk，最高允许过电压为 6000 Vpk。.
后缀 TP 表示带卷包装，每卷 2500 件，适用于自动 SMT 组装。后缀 SE 表示具有改进开关特性的增强型版本。注：东芝将 TLP291 标记为不推荐用于新设计，建议将 TLP291(SE 或 TLP293 作为新设计的替代产品。该器件的工作温度范围为 -55C 至 110C，符合 RoHS 规范。.
TLP291GB-TP.SE 作为光电晶体管输出光耦合器工作，将输入电信号转换为光信号，然后再转换回电信号，以实现电路之间的电隔离。.
输入级（LED）：输入端由砷化镓（GaAs）红外发光二极管（IRED）组成。当正向电流 (IF) 流过 LED 时，LED 会发出波长约为 940nm 的红外辐射。在 IF=5mA 时，LED 上的正向压降通常为 1.25V。LED 必须使用一个根据驱动电压计算得出的限流电阻来驱动：R = (VDRIVE - VF) / IF，其中 VF 为 LED 正向电压。信号隔离应用的典型驱动电流范围为 1mA 至 20mA。.
光学耦合：LED 发出的红外光穿过封装内的透明介质绝缘层传播。该绝缘层提供最小厚度为 0.4 毫米的电隔离屏障，可实现 3750 Vrms 的隔离电压。LED 和光电晶体管之间的光耦合效率决定了电流传输比（CTR）。对于 GB 等级，在指定的测试条件下，CTR 的范围为 100% 至 400%，即 IC = CTR x IF。.
输出级（光电晶体管）：输出端由一个硅 NPN 光电晶体管组成。当 LED 发出的红外光子撞击光晶体管的基极-集电极结时，会在基极区域产生电子-空穴对（光电流）。该光电流可作为 NPN 晶体管的基极驱动，从而产生较大的集电极电流。光电晶体管在单个器件中实现了光电检测和电流放大功能，这就是为什么 CTR 可以超过 100%--光电晶体管的电流增益 (hFE) 可以放大初始光电流。.
点击率行为：CTR 并非恒定不变，而是随以下因素变化：(1) 正向电流 IF - CTR 通常在 IF=5-10mA 时达到峰值，在较低和较高电流时均会降低；(2) 温度 - 由于 LED 效率和光电晶体管增益降低，CTR 在温度高于 25C 时会降低；(3) 老化 - 由于 LED 输出衰减，CTR 会随着时间的推移而降低，在额定电流下 10 年内通常为 10-20%。设计余量必须考虑到这些变化，尤其是在使用 GB 级 100% 最小 CTR 时。.
开关行为：光电晶体管的开关速度受限于其相对较大的结面积（高光敏度需要）和电荷存储效应。上升时间 (tr) 和下降时间 (tf) 通常分别为 2-4us 和 3-7us。关断时间比接通时间慢，因为光电晶体管必须在没有专用基极下拉电阻的情况下清除存储的基极电荷。为了加快开关速度，可以增加一个基极-发射极电阻器，或者选择更快的光耦合器结构（如光电二极管+放大器）。.
隔离：电隔离是通过 LED 和光电晶体管芯片之间的物理隔离来实现的，仅通过光耦合来弥合间隙。隔离栅可在 1 分钟内承受 3750 Vrms 的电压，并在工作电压达到额定绝缘电压时提供持续隔离。隔离栅上的寄生电容（通常为 0.5-1pF）限制了共模瞬态抗扰度，而隔离电阻则超过 10^12 欧姆。.
| 针脚 | 名称 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | ANODE | 输入 | LED 阳极；通过限流电阻器连接到驱动电路的正极；正向电流 IF 高达 50mA；IF=5mA 时，正向电压 VF 通常为 1.25V |
| 2 | 模式 | 输入 | LED 阴极；连接至接地或驱动电路负极；反向电压不得超过 5V |
| 3 | EMITTER | 输出 | 光电晶体管发射极；连接至输出电路接地或基准；集电极电流 IC 从集电极（引脚 4）通过负载流向发射极 |
| 4 | 收藏家 | 输出 | 光电晶体管集电极；通过上拉电阻连接至输出电源电压；VCEO 最大值为 80V；IC=2.4mA、IF=8mA 时 VCE(sat) 最大值为 0.3V |
| 应用 | 说明 |
|---|---|
| 开关电源反馈 | 在隔离型反激式/正激式转换器中，将次级侧误差放大器输出与初级侧 PWM 控制器隔离；CTR 范围为 100-400%，可提供足够的环路增益；3750Vrms 隔离电压符合电源供电的安全要求 |
| PLC 数字输入/输出隔离 | 将 PLC 数字输入/输出通道与现场布线隔离；-55 至 110C 的宽温度范围适合工业环境；VDE 和 UL 认证符合机械安全标准 |
| 通信接口隔离 | 为 RS-232、RS-485、CAN 和其他通信接口提供电隔离；防止互连设备之间出现接地回路；5 毫米的爬电/净空距离符合工业间距要求 |
| 微控制器信号隔离 | 将 MCU GPIO 信号与高压或高噪声电路隔离；GB 级 CTR (100-400%) 允许以 5-10mA IF 直接驱动 MCU 引脚；简单的 4 引脚接口最大限度地减少了元件数量 |
| 栅极驱动信号隔离 | 用于电机驱动器和逆变器的低频 IGBT/MOSFET 栅极驱动隔离；80V VCEO 为栅极驱动电压水平提供裕量；开关速度适用于高达约 100kHz 的 PWM 频率 |
| 模型 | 制造商 | 兼容性 | 主要区别 |
|---|---|---|---|
| TLP291(SE | 东芝 | 建议更换 | 封装和引脚布局相同；开关速度提高；SE 版本性能提高；东芝推荐用于新设计的替代品 |
| TLP293 | 东芝 | 建议更换 | 相同的封装尺寸；不同的开关速度；东芝推荐用于新设计的替代品；检查 CTR 排名的可用性 |
| PC817C | 夏普/IXYS | 功能相似 | DIP-4 封装（非 SOP-4）；CTR 200-400%（C 级）；5000Vrms 隔离；通孔安装；不同基底面 |
| EL817C | 亿光 | 功能相似 | DIP-4 封装；CTR 200-400%；5000Vrms 隔离；兼容行业标准 PC817；不同封装类型 |
| SFH6156-3T | Vishay | 功能相似 | SOP-4 封装；CTR 100-200%（等级 3）；5300Vrms 隔离度；类似的扁平式设计；不同的 CTR 范围 |
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