Оптопара (оптоізолятор, оптрон) — це електронних компонент, що виконує найважливішу функцію передачі сигналів між ізольованими секціями схеми. Вони використовують світло для передачі сигналів між ланцюгами, для перетворення сигналу електричного струму у світловий потік.
Будова оптрону
На лівій стороні контакти 1 і 2 відкриті, це світлодіод (світловипромінюючий діод), він випромінює інфрачервоне світло до світлочутливого транзистора з правої сторони при підключенні оптопари. Фототранзистор перемикає вихідну схему колектором та емітером, як і типові біполярні транзистори. Інтенсивність світлодіода безпосередньо контролює фототранзистор. Оскільки світлодіод може бути під’єднаний до однієї схеми, а управління фототранзистора може бути виконане іншим ланцюгом, оптопара може керувати двома незалежними схемами одночасно. Крім того, простір між фототранзистором та інфрачервоним світлодіодом виконано з прозорого та не провідникового матеріалу; він електрично ізолює два різні ланцюги. Простір між світлодіодом і фототранзистором може бути виконаний зі скла, повітря або прозорого пластику, електрична ізоляція набагато вища, зазвичай 10 кВ або вище.
Основою системи маркувань оптронів, як і всіх напівпровідникових приладів, служать два види позначень: графічне і символічне (літерно-числовий код).
Робота оптопари
Часто в ланцюгах, особливо з низькою напругою або надчутливих до шуму, оптопара використовується, як ізолятор, щоб запобігти ймовірності електричних колізій або унеможливити небажані шуми. Сьогодні доступні оптопари з допустимою напругою від 10 кВ до 20 кВ від вхідної до вихідної зі специфікацією перехідної напруги 25 кВ/мкс.
Світлодіод та фототранзистор запечатані у світлонепроникному пластиковому корпусі, тому світло від світлодіода потрапляє на фототранзистор. Коли світлодіод вмикається струмом, що подається від зовнішнього джерела, вмикається фототранзистор.
Пристрій діє як реле, але працює значно швидше. Такі пристрої використовуються, коли сигнали повинні бути відправлені з одного ланцюга до іншого, але електричне з'єднання цих ланцюгів неприпустимо. Наприклад, світлодіод може включатися і вимикатися логічною схемою, що працює при логічних напругах (наприклад, 3 або 5 В), в той час, як транзистор може бути частиною іншої схеми, в якій він працює, скажімо, при 12 В.
Практично вся сучасна електронна техніка працює від імпульсного блоку живлення. Останній же містить у своєму складі деталь, під назвою оптрон або оптопара. Як вже пояснювалось, вона призначена для гальванічної розв'язки ланцюгів, що часто буває необхідно з метою безпеки для роботи схеми пристрою. У складі цієї деталі знаходяться, звичайні світлодіод і фототранзистор. Якщо оптрон, справність якого поставлена під сумнів - є досить багато способів перевірки оптопари. Для найпростішої перевірки оптрона необхідно подати напругу на його вхід (відповідно до схеми), а вихід вже перевіряти мультиметром у режимі перевірки діода.
Застосування оптопари
- 1.Для забезпечення електричної ізоляції між двома електричними ланцюгами
- 2.Запобігання низьковольтного ланцюга від шуму, контурів заземлення та стрибків високої напруги.
- 3.Для керування високовольтним ланцюгом за допомогою логічної схеми або мікроконтролера (зі збереженням гальванічної розв'язки між ними).
- 4.Системи зв'язку
- 5.Твердотіле реле
- 6.Джерела живлення
- 7.Датчики наявності
Види оптронів
Залежно від використання в основному доступні такі типи оптопар:
- Резистивні оптоізолятори — мініатюрні лампи розжарювання як джерела світла і сульфід кадмію (CdS) або селенід кадмію (CdSe) фоторезистори (також звані світлозалежними резисторами, LDR). Замінювали на неонову лампу, де доступний струм був надто низьким для лампи розжарювання.
- Оптопара, у якій використовуються фотодіоди — діодні оптоізолятори використовують світлодіоди як джерела світла і кремнієві фотодіоди як датчики.
- Оптопара, у якій використовується фототранзистор — має внутрішнє посилення фотоструму і тому відрізняється більшою чутливістю до оптичних сигналів. Такі пристрої мають напівпровідникову структуру як n-p-n і p-n-p транзистори. Аналог звичайного біполярного транзистора із керуванням базовим струмом, але у фототранзисторі базовим струмом є фотострум.
- Транзисторна оптопара: як і діодні оптрони, вони також використовують інфрачервоні світлодіоди GaAs як джерела світла. Однак як датчики вони використовують або біполярні кремнієві фототранзистори, або фототранзистори Дарлінгтона. Це робить їх швидкість передачі та час відгуку вище, ніж у резистивних оптронів, але нижче, ніж у діодних оптронів.
- Оптопара з Photo TRIAC — у цих типах оптронів як тип датчика використовується тріод для змінного струму (TRIAC). Це на додаток до їх інфрачервоного світлодіода GaAs як джерело світла.
- Оптопара використовує Photo SCR — в оптоізольованих SRC використовуються інфрачервоні світлодіоди разом із кремнієвими випрямлячами.
- Твердотільні реле — вони використовують набір фотодіодів, які управляють парою польових МОП-транзисторів, або одним IGBT, як датчиками. Вони можуть мати дуже високу швидкість передачі та необмежений коефіцієнт передачі струму.
- Тиристорна оптопара. У тиристорних оптопарах за приймальний елемент використовується кремнієвий фототиристор. Тиристорні оптопари використовуються як ключі для комутації великих струмів і високовольтних ланцюгів як радіоелектронного, і електрохімічного ((/= 100... 1300 У, /= 6...320 А) призначення. А ось, для перетворення оптопари на тиристор, достатньо під'єднати світлодіод оптопари послідовно з фототранзистором.Таке включення дозволяє закоротити фототранзистор, змусити світитися світлодіод і тим самим викликати послідовний процес самовідкриття оптопари (як у тиристора). При повному відкриванні оптопара буде знаходитися в такому стані поки не буде знято живлення.
- Лінійна оптопара, відома ще як диференціальна оптопара, характеризується наявністю основного фотодіода (основна оптопара) та фотодіода зворотного зв'язку (оптопара зворотного зв'язку або серво-оптопара), які оптично пов'язані з одним світлодіодом. Така конструкція двох оптопар з одним світлодіодом використовується для побудови лінійних ізольованих підсилювачів, в яких основна оптопара використовується для передачі сигналу, а оптопара зворотного зв'язку служить для компенсації нелінійності передавальної характеристики основної оптопари. Така конфігурація ефективна, тому що дозволяє використовувати зворотний зв'язок для відстеження параметрів світлодіода. Вона дозволяє виключити такі проблеми світлодіодів як нелінійність, тобто залежність UF (пряме падіння напруги на світлодіоді) від IF (прямий струм світлодіода), а також старіння або температурний дрейф.
- Оптопара резисторна. Призначена для роботи в ланцюгах постійного і змінного струмів в якості ключових і аналогових елементів.
Спеціалісти Компанії СЕА залюбки проконсультують Вас щодо актуальних ринкових тенденцій, допоможуть підібрати необхідний товар за Вашими вимогами та надати вичерпну додаткову інформацію за запитом.
Для того, щоб отримати кваліфіковану консультацію про електронні компоненти і купити оптрони в Україні, зверніться в офіс компанії СЕА за телефоном: +38 (044) 330-00-88, +38 (067) 352 98 56 або пишіть на e-mail: info@sea.com.ua.
