En optokopplare eller optokopplare är en elektronisk anordning som består av en ljussändare (vanligtvis en lysdiod , i tidiga produkter en miniatyrglödlampa ) och en fotodetektor (bipolära och fältfototransistorer , fotodioder , fototyristorer , fotoresistorer ) , anslutna med en optisk kanal och, som en regel, kombinerad i vanligt fall. Funktionsprincipen för en optokopplare är att omvandla en elektrisk signal till ljus, överföra den genom en optisk kanal och sedan omvandla den tillbaka till en elektrisk signal.
Efter grad av integration
Efter typ av optisk kanal
Efter typ av fotodetektor
Efter typ av ljuskälla
Optokopplare med en fälteffekttransistor eller fototriac kallas ibland för optorelä eller halvledarrelä .
För närvarande kan två riktningar urskiljas inom optoelektronik.
Det finns två klasser av optiska element som kan användas för att skapa optiska datorer:
De är representanter för de elektronoptiska respektive optiska riktningarna.
Typen av fotodetektor bestämmer linjäriteten hos optokopplarens överföringsfunktion. De mest linjära och därmed lämpliga för drift i analoga enheter är optokopplare för motstånd, sedan optokopplare med en mottagande fotodiod eller en enkel bipolär transistor. Optokopplare med sammansatta bipolära transistorer eller fälteffekttransistorer används i pulsanordningar (nyckel, digitala) där transmissionslinjäritet inte krävs. Optokopplare med fototyristorer används för galvanisk isolering av styrkretsar från styrkretsar.
Optokopplare har flera applikationer som utnyttjar deras olika egenskaper:
Optokopplare med en öppen optisk kanal tillgänglig för mekanisk verkan (överlappning) används som sensorer i olika närvarodetektorer (till exempel en pappersdetektor i en skrivare ), slut- eller startsensorer (liknande en mekanisk gränslägesbrytare ), räknare och diskreta hastighetsmätare baserat på dem (till exempel koordinaträknare i en mekanisk mus , vindmätare ).
Optokopplare används för galvanisk isolering av kretsar - signalöverföring utan spänningsöverföring, för beröringsfri styrning och skydd. Vissa elektriska standardgränssnitt , såsom MIDI , kräver optokopplarisolering. Det finns två huvudtyper av optokopplare designade för användning i galvaniska isoleringskretsar: optokopplare och optoreläer. Huvudskillnaden mellan dem är att optokopplare vanligtvis används för att överföra information, medan ett opto-relä används för att byta signal- eller strömkretsar.
OptokopplareTransistor eller integrerade optokopplare används vanligtvis för galvanisk isolering av signalkretsar eller kretsar med låg kopplingsström. Bipolära transistorer , digitala ingångsstyrkretsar, specialiserade kretsar (till exempel för att styra en effekt MOSFET eller IGBT -optodrivrutiner) används som ett omkopplingselement .
Egenskaper och egenskaper hos optokopplareElektrisk styrka (tillåten spänning mellan ingångs- och utgångskretsarna) beror på enhetens design. Galvaniska isoleringsoptokopplare finns i DIP, SOP, SSOP, Mini flat-lead-paket. Varje kapslingstyp har sina egna isolationsspänningar. För att ge höga genombrottsspänningar är det nödvändigt att designen av optokopplaren har största möjliga avstånd inte bara mellan lysdioden och fotodetektorn, utan också största möjliga avstånd längs insidan och utsidan av huset. Ibland tillverkar tillverkare specialiserade familjer av optokopplare som uppfyller internationella säkerhetsstandarder. Dessa optokopplare kännetecknas av ökad elektrisk styrka.
En av huvudparametrarna som kännetecknar en transistoroptokopplare är strömöverföringskoefficienten. Tillverkare av optokopplare utför sortering, tilldelning, beroende på transmissionskoefficienten, en eller annan rangordning, som anges i namnet.
Den lägre driftsfrekvensen för optokopplaren är inte begränsad: optokopplare kan fungera i DC-kretsar. Den övre driftsfrekvensen för optokopplare optimerade för högfrekvent digital signalöverföring når hundratals MHz . De övre driftsfrekvenserna för linjära optokopplare är betydligt lägre (enheter-hundratals kHz ). De långsammaste optokopplarna som använder glödlampor är i själva verket effektiva lågpassfilter med ett brytband i storleksordningen några Hz.
Transistor optokopplarbrusFör transistoroptokopplare är brus karakteristiskt, associerat å ena sidan med närvaron av en kapacitans mellan lysdioden och transistorns bas, å andra sidan närvaron av en parasitisk kapacitans mellan kollektorn och fototransistorns bas. För att bekämpa den första typen av brus introduceras en speciell skärm i designen av optokopplaren. Den andra typen av brus kan undvikas genom att välja rätt driftslägen för optokopplaren.
Typer av optokopplare för galvanisk isoleringOptoreläer ( Solid State Relays ), som regel, används för att koppla kretsar med hög switchström. Som ett omkopplingselement används som regel ett par back-to-back MOSFET-transistorer, på grund av vilka opto-reläet kan fungera i AC-kretsar.
Egenskaper och egenskaper hos opto-reläetOptorelays har tre topologier. Normalt öppen - topologi A, normalt stängd - topologi B och omkoppling - topologi C. Normalt öppen topologi innebär att kopplingskretsen endast stängs när styrspänningen läggs på lysdioden. Normalt sluten topologi innebär att kopplingskretsen öppnas när en styrspänning påläggs lysdioden. Omkopplingstopologin, som namnet antyder, har en kombination av normalt stängda och normalt öppna kanaler inuti optoreläet. Standardhusen för optoreläer är DIP8, DIP6, SOP8, SOP4, Mini flat-lead 4. I likhet med optokopplare kännetecknas även optoreläer av dielektrisk styrka.
OptorelätyperEnligt principen om en optokopplare, enheter som:
Används även vid oförstörande testning som nödsensorer. GaP-dioder börjar avge ljus när de utsätts för strålning, och fotodetektorn fångar den resulterande glöden och rapporterar ett larm.