em 28/08/2024 334

PhotoCouplers, Opto-Couplers e Opto-Irolators explicou

No mundo dos eletrônicos, é realmente importante garantir que os sinais possam se mover de maneira suave e segura de um circuito para outro, especialmente quando esses circuitos funcionam com diferentes níveis de tensão ou são afetados pelo ruído elétrico.Os fotocuplores, que também são chamados de optocuplores ou opto-isoladores, ajudam a fazer isso acontecer.Esses pequenos dispositivos usam luz para enviar sinais entre os circuitos, mantendo -os separados, o que ajuda a proteger peças sensíveis contra danos.Neste artigo, exploraremos como os fotocomuladores funcionam, onde são usados ​​e por que são tão úteis em eletrônicos hoje.

Catálogo

Figura 1: Componente de fotocupler

Entendendo os fotocomuladores

Fotocuplores, também chamados de optocouplers ou optoisoladores, são dispositivos que permitem que os sinais passem de um circuito elétrico para outro, mantendo -os separados um do outro.O trabalho principal de um fotocupler é garantir que os sinais de um circuito não interfiram em outro, especialmente quando os circuitos têm níveis de tensão diferentes ou quando um circuito pode ter ruído elétrico.Essa separação é feita usando luz, para que o sinal possa ser transmitido sem uma conexão elétrica direta.

Figura 2: Vista transversal e símbolo de um fotocuplário

Partes de um fotocuplário

Um fotocupler tem duas partes principais:

Diodo emissor de luz (LED): A primeira parte é o LED, que está no lado da entrada.Esse LED pega o sinal elétrico e o transforma em luz, geralmente na faixa infravermelha.A luz infravermelha é frequentemente usada porque funciona bem para esse fim e é fácil para a próxima parte detectar.

Fotodetector: A segunda parte é o fotodetector, que está no lado da saída.O fotodetector recebe a luz do LED e a transforma de volta em um sinal elétrico.O fotodetector pode ser tipos diferentes de dispositivos, como um fototransistor, fotodiodo ou photodarlington.O tipo de fotodetector usado afeta a rapidez com que o sinal é processado, quão sensível é e quão forte será o sinal de saída.

O LED e o fotodetector estão dentro de um pacote, que geralmente parece um pequeno circuito integrado (IC).O LED e o fotodetector são fisicamente separados, o que é muito importante porque garante que os circuitos de entrada e saída não estejam diretamente conectados.Essa separação mantém os circuitos protegidos de problemas elétricos, como alta tensão ou ruído, que podem danificar peças sensíveis.

Como os fotocuplores funcionam?

Um fotocupler é um dispositivo que permite que um sinal se mova entre dois circuitos separados, mantendo -os eletricamente separados um do outro.Essa separação é muito útil para proteger peças delicadas e de baixa tensão de picos de alta tensão e interferência elétrica.O processo começa quando uma tensão é aplicada ao circuito de entrada, que alimenta um LED (Diodo emissor de luz) dentro do fotocuplário.Isso acende o LED, geralmente transmitindo luz infravermelha, que tem menos probabilidade de ser perturbada por influências externas.A luz viaja por uma barreira isolante para alcançar o fotodetector no lado da saída.O fotodetector, que pode ser um fotodiodo, fototransistor ou fototiristor, pega essa luz e a transforma de volta em um sinal elétrico.Este novo sinal elétrico é então enviado para o circuito de saída.

O camada isolante Entre o LED e o fotodetector está o que mantém os circuitos de entrada e saída separados.Essa separação ajuda a proteger as peças de baixa tensão de serem prejudicadas por picos de alta tensão ou ruído elétrico.A luz que passa pela camada isolante permite que o sinal se mova de um lado para o outro sem nenhum contato físico ou elétrico, tornando -o seguro para que os circuitos se comuniquem.

Uma vez que o fotodetector recebe a luz do LED, ele converte a luz de volta em um sinal elétrico.Esse sinal de saída é eletronicamente o mesmo que o sinal de entrada, mas pode ser amplificado ou ajustado, dependendo do que é necessário.O sinal é então usado pelo circuito de saída para realizar a tarefa necessária.

Aplicações de fotocuplores

Os fotocuplores são amplamente utilizados em vários dispositivos eletrônicos porque fornecem isolamento e transmissão de sinal claro.

Na proteção de segurança, os fotocompladores servem como uma barreira entre os circuitos de alta tensão e baixa tensão.Este isolamento interrompe os surtos de alta tensão de prejudicar as peças sensíveis, o que é muito útil em configurações onde os picos de energia são comuns.

Quando se trata de reduzir o ruído, os fotocomuladores são incrivelmente úteis.Eles ajudam a minimizar os efeitos da interferência elétrica, certificando -se de que o sinal enviado permaneça claro e constante.

Nos circuitos de interface, os fotocomuladores possibilitam diferentes partes de um sistema que funciona em diferentes níveis de tensão para se comunicar com segurança.Usando um fotocuplário, você pode conectar circuitos sem o risco de danos causados ​​por diferenças de tensão.

Os fotocuplores também são uma parte essencial da troca de fontes de alimentação.Nessas aplicações, eles mantêm as peças de controle separadas das saídas de alta tensão, garantindo que os sinais de controle permaneçam estáveis ​​e confiáveis, mesmo em condições elétricas difíceis.

Pacotes opto-acopladores e opto-isolador

Figura 3: Pacotes opto-acopladores e opto-isolador

Os fotocuplores, também conhecidos como Opto-Couplers ou Opto-Isolators, são peças eletrônicas que usam luz para enviar sinais elétricos entre dois circuitos que precisam ser mantidos separados.Essa separação ajuda a impedir que altas tensões danifiquem o circuito que recebe o sinal.O design e a embalagem dessas peças mudam, dependendo se são usados ​​em situações de baixa tensão ou alta tensão.

Aplicações de baixa tensão: Nas configurações de baixa tensão, os co-co-habitantes geralmente são encontrados em pacotes que parecem circuitos integrados (DIL) padrão (DIL) padrão (ICS) ou de pequenos pacotes de circuito integrado de contorno (SOIC).Esses formatos são comumente usados ​​na tecnologia de montagem de superfície (SMT), facilitando o ajuste em designs eletrônicos modernos e compactos.A embalagem permite que a peça seja facilmente incluída nas placas de circuito impresso (PCBs), mantendo as seções diferentes de um circuito separadas.

Aplicações de alta tensão: Para situações de alta tensão, os opto-isoladores são frequentemente projetados com embalagens mais fortes para lidar com tensões de isolamento mais altas.Esses pacotes podem ser retangulares ou cilíndricos e são feitos para fornecer mais proteção do que os pacotes de IC padrão.Esse recurso é útil em sistemas de energia ou outras configurações, onde a diferença de tensão entre os circuitos pode ser grande, exigindo medidas de segurança extras.

Terminologia e símbolos de fotocuplores

Figura 4: Símbolo do diagrama de circuito de um fotocuplário

Enquanto "Opto-Coupler" e "Opto-isolator" são frequentemente usados ​​para significar a mesma coisa, existem pequenas diferenças entre eles com base em como eles são usados:

Opto-Couple Geralmente refere -se a peças usadas em sistemas em que a diferença de tensão entre os circuitos não passa mais de 5.000 volts.Essas peças são frequentemente usadas para enviar sinais analógicos ou digitais em circuitos separados em diferentes configurações eletrônicas.

Opto-isoladores são feitos especialmente para uso em sistemas de alta potência, onde a diferença de tensão pode ser superior a 5.000 volts.O trabalho principal é semelhante - enviar sinais enquanto mantém a separação elétrica - mas essas peças são feitas para lidar com as configurações elétricas mais exigentes encontradas na distribuição de energia e nos sistemas industriais.

Nos diagramas de circuito, o símbolo de um co-acoplador normalmente mostra um LED (que atua como transmissor) de um lado e um fototransistor ou photodarlington (que atua como receptor) do outro.Este símbolo mostra como a peça funciona por dentro, mostrando como a luz é usada para criar um link elétrico entre os circuitos separados.O LED emite luz quando a corrente flui através dele, que é capturada pelo fototransistor, permitindo que o sinal passasse enquanto mantém os circuitos separados eletricamente.

Principais especificações de fotocuplores

Figura 5: Timing de entrada de entrada do fotocusor e características de tensão do coletor-emissoras

Ao escolher um fotocuplário, é útil entender seus principais recursos para garantir que ele atenda às suas necessidades.

Taxa de transferência atual (CTR): Esta é a razão entre a corrente de saída e a corrente de entrada.Em termos mais simples, mostra quanto atual no lado da entrada é transferido para o lado da saída.Os valores de CTR podem variar amplamente, de 10% a mais de 5.000%, dependendo do tipo de fotocupler.Um CTR mais alto significa que o dispositivo é mais eficaz na passagem do sinal da entrada para a saída, o que é importante para aplicações onde é necessário controle de sinal preciso.

Largura de banda: Esse recurso informa a velocidade máxima na qual o fotocoupler pode lidar com dados.Os fotocuplores baseados em fototransistores geralmente têm uma largura de banda de cerca de 250 kHz, tornando-os adequados para muitos usos comuns.No entanto, se você precisar de algo mais rápido, esteja ciente de que os fotocupers baseados em Photodarlington podem ser mais lentos devido ao seu design, o que afeta a rapidez com que eles respondem.

Corrente de entrada: Isso se refere à quantidade de corrente necessária para alimentar o LED no lado de entrada do fotocupler.A corrente de entrada é um fator importante, pois afeta a quantidade de energia que o dispositivo usa e quão bem funciona com as outras partes do seu circuito.

Dispositivo de saída Tensão máxima: Para fotocuplores baseados em transistor, essa é a tensão mais alta que o transistor de saída pode suportar.É importante garantir que essa classificação de tensão seja maior que a tensão máxima que seu aplicativo usará, para evitar danificar o dispositivo.

Diferenças entre fotocuplores e relés de estado sólido

Figura 6: Relé Fotococuplário e Estado Sólido

Fotocuplores e Relés de estado sólido (SSRS) Ambos usam luz para isolar sinais, mas são usados ​​de maneiras diferentes com base em seu design.

Os fotocuplores são geralmente usados ​​em situações de baixa potência, onde o objetivo principal é transmitir e isolar sinais.Eles são ideais para proteger peças eletrônicas sensíveis de picos ou ruídos de alta tensão, certificando -se de que o sinal seja transmitido de maneira limpa de uma parte do circuito para outra.

Os relés de estado sólido (SSRS), por outro lado, são projetados para alternar níveis mais altos de potência.Ao contrário dos fotocuplores, os SSRs geralmente têm peças extras, como proteção de surto e comutação de cruzamento zero (para sinais CA), o que ajuda a reduzir o ruído elétrico e faz com que o relé dure mais.Os SSRs são geralmente maiores e, como lidam com correntes mais altas, geralmente precisam de dissipadores de calor para gerenciar terminais de calor e parafusos para conexões seguras.

Conclusão

Os fotocuplores ajudam a manter os circuitos seguros e funcionando bem, deixando os sinais passarem enquanto mantêm os circuitos separados.Eles protegem os circuitos de baixa tensão de picos de alta tensão e reduzem o ruído elétrico, o que os torna muito úteis em muitos dispositivos eletrônicos.Se eles são usados ​​para simplesmente passar sinais entre os circuitos ou em sistemas de energia mais complexos, escolhendo o fotocupler correto-seja um opto-acoplador padrão ou um opto-isolador mais forte-pode fazer uma grande diferença no quão bem um sistema eletrônico funciona.À medida que a tecnologia continua avançando, esses dispositivos continuarão muito úteis, atuando como protetores de nossos dispositivos eletrônicos.

Perguntas frequentes [FAQ]

1. Qual é a aplicação de um opto-isolador?

A aplicação de um opto-isolador é manter diferentes partes de um circuito separadas, permitindo que os sinais passem entre eles.Isso ajuda a proteger partes sensíveis de um circuito de picos de alta tensão ou ruído elétrico.Os opto-isoladores são frequentemente usados ​​em fontes de alimentação, interfaces de microcontrolador e sistemas de controle industrial para evitar danos a componentes de baixa tensão.

2. Quando você deve usar um opto-isolador?

Você deve usar um opto-isolador quando precisar proteger partes de baixa tensão de um circuito de picos de alta tensão ou ruído elétrico.Também é útil quando diferentes partes do seu sistema precisam trabalhar juntas sem estar diretamente conectado.Isso é útil quando os circuitos têm níveis de terra diferentes ou quando precisam se separar eletricamente por razões de segurança.

3. Qual é o objetivo principal de um optocuplário?

O objetivo principal de um optocuplário é permitir que os sinais passem entre dois circuitos separados usando luz, mantendo os circuitos eletricamente separados.Isso impede que os circuitos de alta tensão afetem os circuitos de baixa tensão, ajudando a proteger as peças delicadas de serem danificadas.

4. Por que você usaria um optocuplário em vez de um relé?

Você usaria um optocuplário em vez de um relé quando precisar de comutação mais rápida, uma vida útil mais longa e uma operação mais silenciosa.Ao contrário dos relés, os optocuplores não têm peças móveis, para que possam mudar mais rapidamente e durar mais.Eles também ocupam menos espaço e oferecem melhor isolamento elétrico.

5. Quais são as desvantagens dos optocuplores?

As desvantagens dos optocuplores incluem sua capacidade limitada de lidar com alta corrente e tensão em comparação aos relés.Alguns optocuplores, especialmente aqueles com fototransistores, podem ser mais lentos para responder.Eles também podem se desgastar com o tempo porque o LED dentro degrada.Optocouplers pode não ser a melhor opção para controlar uma potência muito alta, onde relés ou relés de estado sólido funcionariam melhor.