Un optocupler sau optocupler este un dispozitiv electronic format dintr-un emițător de lumină (de obicei un LED , în produsele timpurii o lampă incandescentă în miniatură ) și un fotodetector ( fototranzistoare bipolare și de câmp , fotodiode , fototiristoare , fotorezistoare ), conectate printr-un canal optic și, ca o regulă, combinată în cazul comun. Principiul de funcționare al unui optocupler este de a converti un semnal electric în lumină, de a-l transmite printr-un canal optic și apoi de a-l converti înapoi într-un semnal electric.
După gradul de integrare
După tipul de canal optic
După tipul de fotodetector
După tipul sursei de lumină
Optocuplele cu un tranzistor cu efect de câmp sau fototriac sunt uneori denumite releu opto sau releu cu stare solidă .
În prezent, în optoelectronică se pot distinge două direcții.
Există două clase de elemente optice care pot fi utilizate pentru a crea computere optice:
Sunt reprezentanți ai direcțiilor electron-optice și, respectiv, optice.
Tipul fotodetectorului determină liniaritatea funcției de transfer a optocuplerului. Cele mai liniare și astfel potrivite pentru funcționarea în dispozitive analogice sunt optocuptoarele cu rezistență, apoi optocuptoarele cu o fotodiodă de recepție sau un singur tranzistor bipolar. Optocuptoarele cu tranzistoare bipolare compozite sau tranzistoare cu efect de câmp sunt utilizate în dispozitivele cu impulsuri (cheie, digitale) în care nu este necesară liniaritatea transmisiei. Optocuplele cu fototiristoare sunt utilizate pentru izolarea galvanică a circuitelor de control de circuitele de control.
Optocuplele au mai multe aplicații care exploatează diferitele lor proprietăți:
Optocuplele cu un canal optic deschis disponibil pentru acțiune mecanică (suprapunere) sunt utilizate ca senzori în diverse detectoare de prezență (de exemplu, un detector de hârtie într-o imprimantă ), senzori de sfârșit sau de pornire (similar cu un întrerupător de limită mecanic ), contoare și vitezometre discrete pe baza acestora (de exemplu, contoare de coordonate într-un mouse mecanic , anemometre ).
Optocuplele sunt utilizate pentru izolarea galvanică a circuitelor - transmisie semnal fără transmisie de tensiune, pentru control și protecție fără contact. Unele interfețe electrice standard , cum ar fi MIDI , necesită izolarea optocuplerului. Există două tipuri principale de optocuple concepute pentru a fi utilizate în circuitele de izolare galvanică: optocuple și opto-relee. Principala diferență dintre ele este că optocuptoarele sunt de obicei folosite pentru a transmite informații, în timp ce un opto-releu este folosit pentru a comuta circuitele de semnal sau de alimentare.
OptocupleTranzistoarele sau optocuptoarele integrate sunt utilizate de obicei pentru izolarea galvanică a circuitelor de semnal sau a circuitelor cu curent de comutare scăzut. Tranzistoarele bipolare , circuitele de control de intrare digitală, circuitele specializate (de exemplu, pentru a controla un MOSFET de putere sau IGBT - optodriver) sunt utilizate ca element de comutare .
Proprietăți și caracteristici ale optocuplelorRezistența electrică (tensiunea permisă între circuitele de intrare și ieșire) depinde de proiectarea dispozitivului. Optocuplele cu izolare galvanică sunt disponibile în pachete DIP, SOP, SSOP, Mini-plumb plat. Fiecare tip de carcasă are propriile tensiuni de izolație. Pentru a asigura tensiuni mari de avarie, este necesar ca proiectarea optocuplerului să aibă cele mai mari distanțe posibile nu numai între LED și fotodetector, ci și cele mai mari distanțe posibile de-a lungul interiorului și exteriorului carcasei. Uneori, producătorii produc familii specializate de optocuple care respectă standardele internaționale de siguranță. Aceste optocuple se caracterizează printr-o rezistență electrică crescută.
Unul dintre parametrii principali care caracterizează un optocupler cu tranzistor este coeficientul de transfer de curent. Producătorii de optocuple efectuează sortarea, atribuind, în funcție de coeficientul de transmisie, una sau alta clasare, care este indicată în denumire.
Frecvența de funcționare inferioară a optocuplerului nu este limitată: optocuptoarele pot funcționa în circuite DC. Frecvența de operare superioară a optocuplelor optimizate pentru transmisia de semnal digital de înaltă frecvență atinge sute de MHz . Frecvențele superioare de funcționare ale optocuplelor liniare sunt semnificativ mai mici (unități-sute de kHz ). Cele mai lente optocuplere care folosesc lămpi incandescente sunt de fapt filtre trece-jos eficiente, cu o bandă de tăiere de ordinul a câțiva Hz.
Zgomot optocupler tranzistorPentru optocuptoarele cu tranzistori, zgomotul este caracteristic, asociat pe de o parte cu prezența unei capacități între LED și baza tranzistorului, pe de altă parte, prezența unei capacități parazitare între colector și baza fototranzistorului. Pentru a combate primul tip de zgomot, în designul optocuplerului este introdus un ecran special. Al doilea tip de zgomot poate fi evitat prin alegerea modurilor de funcționare potrivite ale optocuplerului.
Tipuri de optocuple pentru izolare galvanicăOptoreleele ( Relee cu stare solidă ), de regulă, sunt utilizate pentru comutarea circuitelor cu curent de comutare mare. Ca element de comutare, de regulă, se utilizează o pereche de tranzistoare MOSFET back-to-back, datorită cărora opto-releul este capabil să funcționeze în circuite de curent alternativ.
Proprietăți și caracteristici ale optoreleuluiOptorelay-urile au trei topologii. Normal deschis - topologia A, normal închis - topologia B și comutare - topologia C. Topologia normal deschisă presupune închiderea circuitului de comutare numai atunci când tensiunea de control este aplicată LED-ului. Topologia normal închisă implică deschiderea circuitului de comutare atunci când LED-ului este aplicată o tensiune de control. Topologia de comutare, după cum sugerează și numele, are o combinație de canale normal închise și normal deschise în interiorul releului opto. Carcasele standard pentru releele opto sunt DIP8, DIP6, SOP8, SOP4, Mini plat-lead 4. Similar cu optocuplele, releele opto sunt, de asemenea, caracterizate prin rigiditate dielectrică.
Tipuri OptorelayPe principiul unui optocupler, dispozitive precum:
Folosit și în testele nedistructive ca senzori de urgență. Diodele GaP încep să emită lumină atunci când sunt expuse la radiații, iar fotodetectorul captează strălucirea rezultată și raportează o alarmă.