Un optoacoplador u optoacoplador es un dispositivo electrónico que consta de un emisor de luz (generalmente un LED , en los primeros productos una lámpara incandescente en miniatura ) y un fotodetector ( fototransistores bipolares y de campo , fotodiodos , fototiristores , fotorresistencias ), conectados por un canal óptico y, como una regla, combinados en caso común. El principio de funcionamiento de un optoacoplador es convertir una señal eléctrica en luz, transmitirla a través de un canal óptico y luego volver a convertirla en una señal eléctrica.
Por grado de integración
Por tipo de canal óptico
Por tipo de fotodetector
Por tipo de fuente de luz
Los optoacopladores con un transistor de efecto de campo o un fototriac a veces se denominan relé opto o relé de estado sólido .
Actualmente, se pueden distinguir dos direcciones en la optoelectrónica.
Hay dos clases de elementos ópticos que se pueden usar para crear computadoras ópticas:
Son representantes de las direcciones óptico-electrónica y óptica, respectivamente.
El tipo de fotodetector determina la linealidad de la función de transferencia del optoacoplador. Los más lineales y, por lo tanto, adecuados para operar en dispositivos analógicos son los optoacopladores de resistencia, luego los optoacopladores con un fotodiodo receptor o un solo transistor bipolar. Los optoacopladores con transistores bipolares compuestos o transistores de efecto de campo se utilizan en dispositivos de pulso (clave, digital) en los que no se requiere linealidad de transmisión. Los optoacopladores con fototiristores se utilizan para el aislamiento galvánico de los circuitos de control de los circuitos de control.
Los optoacopladores tienen varias aplicaciones que aprovechan sus diversas propiedades:
Los optoacopladores con un canal óptico abierto disponible para la acción mecánica (superposición) se utilizan como sensores en varios detectores de presencia (por ejemplo, un detector de papel en una impresora ), sensores de fin o inicio (similar a un final de carrera mecánico ), contadores y velocímetros discretos en base a ellos (por ejemplo, contadores de coordenadas en un ratón mecánico , anemómetros ).
Los optoacopladores se utilizan para el aislamiento galvánico de circuitos: transmisión de señales sin transmisión de voltaje, para control y protección sin contacto. Algunas interfaces eléctricas estándar , como MIDI , requieren aislamiento de optoacoplador. Hay dos tipos principales de optoacopladores diseñados para su uso en circuitos de aislamiento galvánico: optoacopladores y optorrelés. La principal diferencia entre ellos es que los optoacopladores generalmente se usan para transmitir información, mientras que un opto-relé se usa para cambiar la señal o los circuitos de alimentación.
OptoacopladoresLos optoacopladores de transistores o integrados se utilizan generalmente para el aislamiento galvánico de circuitos de señal o circuitos con baja corriente de conmutación. Los transistores bipolares , los circuitos de control de entrada digital, los circuitos especializados (por ejemplo, para controlar un MOSFET de potencia o IGBT - optodrivers) se utilizan como elemento de conmutación .
Propiedades y características de los optoacopladoresLa fuerza eléctrica (voltaje permitido entre los circuitos de entrada y salida) depende del diseño del dispositivo. Los optoacopladores de aislamiento galvánico están disponibles en paquetes de conductores planos DIP, SOP, SSOP y Mini. Cada tipo de envolvente tiene sus propias tensiones de aislamiento. Para proporcionar altos voltajes de ruptura, es necesario que el diseño del optoacoplador tenga las mayores distancias posibles no solo entre el LED y el fotodetector, sino también las mayores distancias posibles a lo largo del interior y el exterior de la carcasa. A veces, los fabricantes producen familias especializadas de optoacopladores que cumplen con los estándares de seguridad internacionales. Estos optoacopladores se caracterizan por una mayor fuerza eléctrica.
Uno de los principales parámetros que caracterizan un optoacoplador de transistor es el coeficiente de transferencia de corriente. Los fabricantes de optoacopladores realizan una clasificación, asignando, según el coeficiente de transmisión, una u otra clasificación, que se indica en el nombre.
La frecuencia de operación más baja del optoacoplador no está limitada: los optoacopladores pueden operar en circuitos de CC. La frecuencia operativa superior de los optoacopladores optimizados para la transmisión de señales digitales de alta frecuencia alcanza cientos de MHz . Las frecuencias operativas superiores de los optoacopladores lineales son significativamente más bajas (unidades-cientos de kHz ). Los optoacopladores más lentos que utilizan lámparas incandescentes son, de hecho, filtros de paso bajo eficientes con una banda de corte del orden de unos pocos Hz.
Ruido del optoacoplador del transistorPara los optoacopladores de transistores, el ruido es característico, asociado por un lado a la presencia de una capacitancia entre el LED y la base del transistor, por otro lado, la presencia de una capacitancia parásita entre el colector y la base del fototransistor. Para combatir el primer tipo de ruido, se introduce una pantalla especial en el diseño del optoacoplador. El segundo tipo de ruido se puede evitar eligiendo los modos de funcionamiento correctos del optoacoplador.
Tipos de optoacopladores para aislamiento galvánicoLos relés ópticos ( Relés de estado sólido ), por regla general, se utilizan para conmutar circuitos con alta corriente de conmutación. Como elemento de conmutación, por regla general, se utiliza un par de transistores MOSFET espalda con espalda, por lo que el opto-relé puede operar en circuitos de CA.
Propiedades y características del opto-reléLos relés ópticos tienen tres topologías. Normalmente abierto - topología A, normalmente cerrado - topología B y conmutación - topología C. La topología normalmente abierta implica cerrar el circuito de conmutación solo cuando se aplica el voltaje de control al LED. La topología normalmente cerrada implica abrir el circuito de conmutación cuando se aplica un voltaje de control al LED. La topología de conmutación, como su nombre lo indica, tiene una combinación de canales normalmente cerrados y normalmente abiertos dentro del relé opto. Las carcasas estándar para optorrelés son DIP8, DIP6, SOP8, SOP4, Mini flat-lead 4. Al igual que los optoacopladores, los optorrelés también se caracterizan por su rigidez dieléctrica.
Tipos de relés ópticosSobre el principio de un optoacoplador, dispositivos como:
También se utiliza en ensayos no destructivos como sensores de emergencia. Los diodos GaP comienzan a emitir luz cuando se exponen a la radiación, y el fotodetector captura el resplandor resultante e informa una alarma.