на 2024/08/28 359

Фотокуаллеры, опто-компромеры и опто-изоляторы объяснены

В мире электроники действительно важно убедиться, что сигналы могут двигаться плавно и безопасно от одной схемы к другой, особенно когда эти схемы работают с различными уровнями напряжения или подвергаются воздействию электрического шума.Фотокуаллеры, которые также называются оптокуплерами или опто-изоляторами, помогают сделать это.Эти небольшие устройства используют свет для отправки сигналов между цепями, сохраняя их отдельные, что помогает защитить чувствительные детали от повреждений.В этой статье мы рассмотрим, как работают фотокуплеры, где они используются и почему они так полезны в электронике сегодня.

Каталог

Рисунок 1: Компонент фотокуплера

Понимание фотокуплеров

Фотокуаллеры, также называемые оптокуплерами или Оптоизоляторыявляются устройствами, которые позволяют сигналам переходить от одной электрической схемы к другой, сохраняя их отделенность друг от друга.Основная задача фотокуплера состоит в том, чтобы убедиться, что сигналы из одной схемы не мешают другой, особенно когда схемы имеют разные уровни напряжения или когда одна цепь может иметь электрический шум.Это разделение выполняется с использованием света, поэтому сигнал может передаваться без прямого электрического соединения.

Рисунок 2: Вид поперечного сечения и символ фотокоуплера

Части фотокуплера

Фотокуплер имеет две основные части:

Световой излучающий диод (светодиод): Первая часть - светодиод, который находится на стороне ввода.Этот светодиод берет электрический сигнал и превращает его в свет, обычно в инфракрасном диапазоне.Инфракрасный свет часто используется, потому что он хорошо работает для этой цели и легко обнаружить следующую часть.

ФОТОДЕЙТЕКТОР: Вторая часть - фотоприемник, который находится на выходной стороне.Фотографист получает свет от светодиода и превращает его обратно в электрический сигнал.Фотографией может быть разными типами устройств, таких как фототранзистор, фотодиод или фотоосарлингтон.Тип используемого фотоприемника влияет на то, насколько быстро обрабатывается сигнал, насколько он чувствителен и насколько сильным будет выходной сигнал.

И светодиод, и фотоприемник находятся внутри одного пакета, который обычно выглядит как небольшая интегрированная схема (IC).Светодиод и фотоприемник физически разделены, что очень важно, поскольку он гарантирует, что входные и выходные цепи не подключены напрямую.Это разделение обеспечивает безопасность цепей от проблем с электричеством, таких как высокое напряжение или шум, которые могут повредить чувствительные детали.

Как работают фотокуплеры?

Фотокуплер - это устройство, которое позволяет сигналу перемещаться между двумя отдельными схемами, сохраняя при этом электрическим образом друг от друга.Это разделение очень полезно для защиты деликатных, низковольтных деталей от высоковольтных шипов и электрических помех.Процесс начинается, когда к входной схеме применяется напряжение, которая питает светодиодный (излучающий световой диод) внутри фотокуплера.Этот светодиод загорается, обычно выделяя инфракрасный свет, который с меньшей вероятностью будет нарушать внешние влияния.Затем свет проходит через изоляционный барьер, чтобы добраться до фотоприемника на выходной стороне.Фотографист, который может быть фотодиодами, фототранзистором или фототиристором, ловит этот свет и изменяет его обратно в электрический сигнал.Этот новый электрический сигнал затем отправляется в выходную цепь.

А Изолирующий слой Между светодиодом и фотоприемником - это то, что защищает входные и выходные цепи.Это разделение помогает защитить низковольтные части от вреда от высокого напряжения пиков или электрического шума.Свет, проходящий через изоляционный слой, позволяет сигналу перемещаться с одной стороны на другую без какого -либо физического или электрического контакта, что делает его безопасным для цепей связи друг с другом.

Как только фотоприемник получает свет от светодиода, он преобразует свет обратно в электрический сигнал.Этот выходной сигнал в электронном виде такой же, как входной сигнал, но он может быть усилен или скорректирован, в зависимости от того, для чего он нужен.Затем сигнал используется выходной схемой для выполнения требуемой задачи.

Применение фотокуплеров

Фотокуаллеры широко используются в различных электронных устройствах, поскольку они обеспечивают как изоляцию, так и четкую передачу сигнала.

В защитной безопасности фотокуаллеры служат барьером между высоковольтными и низкими цепками.Эта изоляция останавливает высоковольтные скачки от нанесения вреда чувствительным частям, что очень полезно в настройках, где распространены пики мощности.

Когда дело доходит до уменьшения шума, фотокуплеры невероятно полезны.Они помогают минимизировать влияние электрических помех, следя за тем, чтобы отправленный сигнал остался ясным и устойчивым.

В цепях взаимодействия фотокуплеры позволяют для безопасной связи различных частей системы, которые работают на разных уровнях напряжения.Используя фотокуплер, вы можете подключить цепи без риска повреждения от различий в напряжении.

Фотокуаллеры также являются ключевой частью переключения источников питания.В этих приложениях они удерживают контрольные части отдельно от высоковольтных выходов, гарантируя, что контрольные сигналы остаются стабильными и надежными даже в жестких электрических условиях.

Пакеты с опто

Рисунок 3: Опно-куплу и опто-изоляторные пакеты

Фотокуаллеры, также известные как опто-компромеры или опто-изоляторы, представляют собой электронные детали, которые используют свет для отправки электрических сигналов между двумя цепями, которые необходимо сохранить отдельными.Это разделение помогает предотвратить повреждение высоких напряжений от цепи, которая получает сигнал.Дизайн и упаковка этих деталей изменяются в зависимости от того, используются ли они в ситуациях с низким напряжением или высоким напряжением.

Приложения с низким напряжением: В низковольтных настройках опто-компромеры обычно встречаются в пакетах, которые выглядят как стандартные интегрированные схемы с двойной линии (DIL) (ICS) или небольшие интегрированные схемы (SOIC).Эти форматы обычно используются в технологии поверхностного крепления (SMT), что делает их легкими в современных, компактных электронных конструкциях.Упаковка позволяет легко включать деталь в печатные платы (PCB), сохраняя при этом различные разделы схемы отдельными.

Высокие приложения: Для высоковольтных ситуаций опто-изоляторы часто разработаны с более сильной упаковкой для обработки более высоких напряжений изоляции.Эти пакеты могут быть прямоугольными или цилиндрическими и сделаны для обеспечения большей защиты, чем стандартные пакеты IC.Эта функция полезна в энергетических системах или других настройках, где разница напряжений между цепями может быть большой, что требует дополнительных мер безопасности.

Фотокуплер терминология и символы

Рисунок 4: Символ схемы схемы фотокуплера

В то время как «Опто-связка» и «опто-изолятор» часто используются для обозначения одного и того же, между ними существуют небольшие различия на основе того, как они используются:

Opto-Couple Обычно относится к деталям, используемым в системах, где разница напряжений между цепями не превышает 5000 вольт.Эти детали часто используются для отправки аналоговых или цифровых сигналов по отдельным схемам в разных электронных настройках.

Оптоизоляторы специально создаются для использования в мощных системах, где разница напряжений может составлять более 5000 вольт.Основная задача аналогична - отправлять сигналы при сохранении электрического разделения - но эти детали сделаны для обработки более требовательных электрических настройков, обнаруженных в распределении питания и промышленных системах.

На схемах диаграммы символ для опто-баллера обычно показывает светодиод (который действует как передатчик) с одной стороны, а с помощью фототранзистора или фотодобы (который действует как приемник) с другой.Этот символ показывает, как работа работает внутри, показывая, как свет используется для создания электрической связи между отдельными цепями.Светодиод выдает свет, когда ток протекает через него, который затем поднимается фототранзистором, что позволяет сигналу проходить при при этом, сохраняя цепей электрически отделенными.

Ключевые спецификации фотокуплеров

Рисунок 5: Характеристики времени ввода-вывода фотокуплер и характеристики напряжения-эмиттера коллекционера

При выборе фотокуплера полезно понять его ключевые функции, чтобы убедиться, что он соответствует вашим потребностям.

Коэффициент передачи тока (CTR): Это отношение выходного тока к входному току.В более простых терминах он показывает, сколько тока на стороне ввода передается на выходную сторону.Значения CTR могут широко варьироваться от 10% до более 5000%, в зависимости от типа фотокуплера.Более высокий CTR означает, что устройство более эффективно при передаче сигнала от ввода к выходу, что важно для приложений, где необходимо точное управление сигналом.

Полоса пропускания: Эта функция сообщает вам максимальную скорость, с которой фотокуплер может обрабатывать данные.Фототранзисторные фотокуплеры обычно имеют полосу пропускания около 250 кГц, что делает их подходящими для многих общих применений.Однако, если вам нужно что-то быстрее, имейте в виду, что фотокуплеры на основе PhotoDarlington могут быть медленнее из-за их дизайна, что влияет на то, как быстро они реагируют.

Входной ток: Это относится к количеству тока, необходимого для включения светодиода на входной стороне фотокуар.Входной ток является важным фактором, потому что он влияет на то, сколько питания использует устройство и насколько хорошо оно работает с другими частями вашей схемы.

Выходное устройство максимальное напряжение: Для транзисторных фотокуплеров это самое высокое напряжение, которое может обрабатывать выходной транзистор.Важно убедиться, что этот рейтинг напряжения выше, чем максимальное напряжение, которое будет использовать ваше приложение, чтобы не повредить устройство.

Различия между фотокуплерами и твердотельными реле

Рисунок 6: фотокуплер и твердотельный реле реле

Фотокуплы и твердотельные реле (SSR) Оба используют свет, чтобы изолировать сигналы, но они используются по -разному в зависимости от их дизайна.

Фотокуаллеры обычно используются в ситуациях с низкой мощью, где основная цель-передавать и изолировать сигналы.Они идеально подходят для защиты чувствительных электронных деталей от шипов или шума высокого напряжения, убедившись, что сигнал чистого передается из одной части цепи в другую.

Твердовые реле (SSR), с другой стороны, предназначены для переключения более высоких уровней мощности.В отличие от фотокуаллеров, SSR часто имеют дополнительные детали, такие как защита от скачек и переключение с нулевым переключением (для сигналов переменного тока), что помогает уменьшить электрический шум и делает реле длиться дольше.SSR обычно больше, и поскольку они обрабатывают более высокие токи, им часто нуждаются в радиаторах, чтобы управлять тепловыми и винтовыми терминалами для безопасных соединений.

Заключение

Фотокуаллеры помогают обеспечить безопасность цепей и хорошо работать, позволяя сигналам проходить через то, что они проходили, сохраняя отдельные цепи.Они защищают низковольтные цепи от высоковольтных пиков и уменьшают электрический шум, что делает их очень полезными во многих электронных устройствах.Независимо от того, используются ли они для простого прохождения сигналов между цепями или в более сложных энергетических системах, выбор правильного фотокуплера-будь то стандартный опто-компроме или более сильный опто-изолятор-может иметь большое значение в том, насколько хорошо работает электронная система.Поскольку технологии продолжают продвигаться, эти устройства будут оставаться очень полезными, выступая в качестве защитников наших электронных устройств.

Часто задаваемые вопросы [FAQ]

1. Каково применение опто-изолятора?

Применение опто-изолятора состоит в том, чтобы держать разные части цепи отделенными, позволяя сигналам проходить между ними.Это помогает защитить чувствительные части цепи от высоковольтных пиков или электрического шума.Опно-изоляторы часто используются в расходных материалах, интерфейсах микроконтроллера и системах промышленного управления для предотвращения повреждения компонентов низкого напряжения.

2. Когда вы должны использовать опто-изолятор?

Вы должны использовать опто-изолятор, когда вам необходимо защитить низковольтные части цепи от высоких скачков или электрического шума.Это также полезно, когда разные части вашей системы должны работать вместе, не будучи непосредственно подключенными.Это полезно, когда схемы имеют разные уровни земли или когда им нужно оставаться электрически отдельно по соображениям безопасности.

3. Какова основная цель Optocoupler?

Основная цель оптокуплера - позволить сигналам проходить между двумя отдельными цепи, используя свет, сохраняя при этом цепи электрически.Это предотвращает воздействие высоковольтных цепей влиять на схемы низкого напряжения, помогая защитить деликатные части от повреждения.

4. Зачем вам использовать оптокуплер вместо реле?

Вы бы использовали оптокуплер вместо реле, когда вам нужно более быстрое переключение, более длительный срок службы и более спокойную работу.В отличие от реле, у оптокуплеров нет движущихся деталей, поэтому они могут переключаться быстрее и длиться дольше.Они также занимают меньше места и обеспечивают лучшую электрическую изоляцию.

5. Каковы недостатки оптокуплеров?

Недостатки оптокуплеров включают их ограниченную способность обрабатывать высокий ток и напряжение по сравнению с реле.Некоторые оптокуплеевые, особенно те, у кого есть фототранзисторы, могут быть медленнее отвечать.Они также могут изнашиваться со временем, потому что светодиод внутри ухудшается.Optocouplers могут быть не лучшим выбором для управления очень высокой мощностью, где реле или твердотельные реле будут работать лучше.