pada 2024/08/28 351

Photocouplers, Opto-Couplers & Opto-Isolators Diterangkan

Di dunia elektronik, sangat penting untuk memastikan isyarat boleh bergerak lancar dan selamat dari satu litar ke yang lain, terutamanya apabila litar ini berfungsi dengan tahap voltan yang berbeza atau dipengaruhi oleh bunyi elektrik.Photocouplers, yang juga dipanggil optocouplers atau opto-isolators, membantu membuat ini berlaku.Peranti kecil ini menggunakan cahaya untuk menghantar isyarat antara litar sambil memisahkannya, yang membantu melindungi bahagian sensitif dari kerosakan.Dalam artikel ini, kami akan meneroka bagaimana photocouplers berfungsi, di mana ia digunakan, dan mengapa mereka sangat berguna dalam elektronik hari ini.

Katalog

Rajah 1: Komponen Photocoupler

Memahami photocouplers

Photocouplers, juga dikenali sebagai optocouplers atau Optoisolators, adalah peranti yang membolehkan isyarat lulus dari satu litar elektrik ke yang lain sambil mengekalkannya dari satu sama lain.Tugas utama photocoopler adalah untuk memastikan bahawa isyarat dari satu litar tidak mengganggu yang lain, terutamanya apabila litar mempunyai tahap voltan yang berbeza atau apabila satu litar mungkin mempunyai bunyi elektrik.Pemisahan ini dilakukan dengan menggunakan cahaya, jadi isyarat dapat diteruskan tanpa sambungan elektrik langsung.

Rajah 2: Pandangan keratan rentas dan simbol photocoupler

Bahagian photocoupler

Photocoupler mempunyai dua bahagian utama:

Diod pemancar cahaya (LED): Bahagian pertama adalah LED, yang berada di bahagian input.LED ini mengambil isyarat elektrik dan menjadikannya cahaya, biasanya dalam julat inframerah.Cahaya inframerah sering digunakan kerana ia berfungsi dengan baik untuk tujuan ini dan mudah untuk bahagian seterusnya untuk mengesan.

Photodetector: Bahagian kedua ialah photodetector, yang berada di sisi output.Photodetector menerima cahaya dari LED dan mengubahnya kembali ke isyarat elektrik.Photodetector boleh menjadi pelbagai jenis peranti, seperti phototransistor, photodiode, atau photodarlington.Jenis photodetector yang digunakan mempengaruhi seberapa cepat isyarat diproses, betapa sensitifnya, dan betapa kuatnya isyarat output.

Kedua -dua LED dan photodetector berada di dalam satu pakej, yang biasanya kelihatan seperti litar bersepadu kecil (IC).LED dan photodetector dipisahkan secara fizikal, yang sangat penting kerana ia memastikan litar input dan output tidak disambungkan secara langsung.Pemisahan ini menjadikan litar selamat dari masalah elektrik seperti voltan tinggi atau bunyi yang boleh merosakkan bahagian sensitif.

Bagaimana photocouplers berfungsi?

Photocoupler adalah peranti yang membolehkan isyarat bergerak di antara dua litar berasingan sambil mengekalkannya secara elektrik dari satu sama lain.Pemisahan ini sangat membantu dalam melindungi bahagian-bahagian voltan yang halus dan rendah dari pancang voltan tinggi dan gangguan elektrik.Proses ini bermula apabila voltan digunakan pada litar input, yang menguasai LED (diod pemancar cahaya) di dalam photocoupler.Ini LED menyala, biasanya memberikan cahaya inframerah, yang kurang berkemungkinan terganggu oleh pengaruh luar.Cahaya kemudian bergerak melintasi halangan penebat untuk mencapai photodetector di bahagian output.Photodetector, yang boleh menjadi photodiode, phototransistor, atau photothyristor, menangkap cahaya ini dan mengubahnya kembali ke isyarat elektrik.Isyarat elektrik baru ini kemudian dihantar ke litar output.

The lapisan penebat Antara LED dan photodetector adalah apa yang menyimpan litar input dan output.Pemisahan ini membantu melindungi bahagian voltan rendah daripada dirugikan oleh pancang voltan tinggi atau bunyi elektrik.Cahaya yang melalui lapisan penebat membolehkan isyarat bergerak dari satu sisi ke yang lain tanpa sebarang hubungan fizikal atau elektrik, menjadikannya selamat untuk litar untuk berkomunikasi antara satu sama lain.

Sebaik sahaja photodetector menerima cahaya dari LED, ia menukarkan cahaya kembali ke dalam isyarat elektrik.Isyarat output ini secara elektronik sama dengan isyarat input, tetapi ia mungkin dikuatkan atau diselaraskan, bergantung kepada apa yang diperlukan.Isyarat kemudian digunakan oleh litar output untuk menjalankan tugas yang diperlukan.

Aplikasi Photocouplers

Photocouplers digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti elektronik kerana mereka menyediakan kedua -dua pengasingan dan penghantaran isyarat yang jelas.

Dalam perlindungan keselamatan, photocouplers berfungsi sebagai penghalang antara litar voltan tinggi dan voltan rendah.Pengasingan ini menghentikan lonjakan voltan tinggi daripada merosakkan bahagian sensitif, yang sangat berguna dalam tetapan di mana pancang kuasa adalah perkara biasa.

Apabila ia datang untuk mengurangkan bunyi, photocouplers sangat berguna.Mereka membantu meminimumkan kesan gangguan elektrik, memastikan isyarat yang dihantar tetap jelas dan mantap.

Dalam litar interfacing, photocouplers memungkinkan untuk bahagian -bahagian sistem yang berlainan yang berfungsi pada tahap voltan yang berbeza untuk berkomunikasi dengan selamat.Dengan menggunakan photocoupler, anda boleh menyambung litar tanpa risiko kerosakan daripada perbezaan voltan.

Photocouplers juga merupakan bahagian penting dalam menukar bekalan kuasa.Dalam aplikasi ini, mereka mengekalkan bahagian kawalan yang terpisah dari output voltan tinggi, memastikan isyarat kawalan tetap stabil dan boleh dipercayai walaupun dalam keadaan elektrik yang sukar.

Pakej opto-coepler dan opto-isolator

Rajah 3: Pakej opto-g-coepler dan opto-isolator

Photocouplers, yang juga dikenali sebagai opto-couplers atau opto-isolator, adalah bahagian elektronik yang menggunakan cahaya untuk menghantar isyarat elektrik antara dua litar yang perlu dipisahkan.Pemisahan ini membantu mencegah voltan tinggi daripada merosakkan litar yang menerima isyarat.Reka bentuk dan pembungkusan bahagian-bahagian ini berubah bergantung kepada sama ada ia digunakan dalam situasi voltan rendah atau voltan tinggi.

Aplikasi voltan rendah: Dalam persediaan voltan rendah, opto-coeplers biasanya terdapat dalam pakej yang kelihatan seperti litar bersepadu dual-in-line (IC) standard atau pakej litar bersepadu kecil (SOIC).Format ini biasanya digunakan dalam Teknologi Mount Surface (SMT), menjadikannya mudah untuk dimasukkan ke dalam reka bentuk elektronik moden dan padat.Pembungkusan ini membolehkan bahagian itu mudah dimasukkan ke dalam papan litar bercetak (PCB) sementara masih menyimpan bahagian yang berbeza dari litar yang berasingan.

Aplikasi voltan tinggi: Untuk situasi voltan tinggi, opto-isolator sering direka dengan pembungkusan yang lebih kuat untuk mengendalikan voltan pengasingan yang lebih tinggi.Pakej ini mungkin segi empat tepat atau silinder dan dibuat untuk memberikan lebih banyak perlindungan daripada pakej IC standard.Ciri ini berguna dalam sistem kuasa atau persediaan lain di mana perbezaan voltan antara litar boleh menjadi besar, yang memerlukan langkah keselamatan tambahan.

Terminologi dan simbol photocoupler

Rajah 4: Simbol gambarajah litar photocoupler

Walaupun "Opto-Coupler" dan "Opto-Isolator" sering digunakan untuk bermaksud perkara yang sama, terdapat perbezaan kecil di antara mereka berdasarkan cara mereka digunakan:

Opto-Couple Biasanya merujuk kepada bahagian yang digunakan dalam sistem di mana perbezaan voltan antara litar tidak melebihi 5,000 volt.Bahagian ini sering digunakan untuk menghantar isyarat analog atau digital di seluruh litar berasingan dalam persediaan elektronik yang berbeza.

Opto-isolators dibuat secara khusus untuk digunakan dalam sistem kuasa tinggi di mana perbezaan voltan boleh melebihi 5,000 volt.Tugas utama adalah sama -untuk menghantar isyarat sambil mengekalkan pemisahan elektrik -tetapi bahagian -bahagian ini dibuat untuk mengendalikan persediaan elektrik yang lebih menuntut yang terdapat dalam pengedaran kuasa dan sistem perindustrian.

Dalam gambar rajah litar, simbol untuk opto-coepler biasanya menunjukkan LED (yang bertindak sebagai pemancar) di satu sisi dan phototransistor atau photodarlington (yang bertindak sebagai penerima) di pihak yang lain.Simbol ini menunjukkan bagaimana bahagian berfungsi di dalam, menunjukkan bagaimana cahaya digunakan untuk mewujudkan hubungan elektrik antara litar yang berasingan.LED memberikan cahaya apabila arus mengalir melaluinya, yang kemudiannya diambil oleh phototransistor, yang membolehkan isyarat melewati sambil mengekalkan litar secara elektrik berasingan.

Spesifikasi utama photocouplers

Rajah 5: Ciri-ciri Voltan Input-Input-Output-Output Photocoupler

Apabila memilih photocoopler, sangat membantu memahami ciri -ciri utamanya untuk memastikan ia sesuai dengan keperluan anda.

Nisbah pemindahan semasa (CTR): Ini adalah nisbah arus output untuk input arus.Dalam istilah yang lebih mudah, ia menunjukkan berapa banyak arus pada bahagian input dipindahkan ke sisi output.Nilai CTR boleh berubah secara meluas, dari 10% hingga lebih 5,000%, bergantung kepada jenis photocoopler.CTR yang lebih tinggi bermakna peranti lebih berkesan untuk melepasi isyarat dari input ke output, yang penting untuk aplikasi di mana kawalan isyarat yang tepat diperlukan.

Jalur lebar: Ciri ini memberitahu anda kelajuan maksimum di mana photocoopler boleh mengendalikan data.Photocouplers berasaskan Phototransistor biasanya mempunyai jalur lebar sekitar 250 kHz, menjadikannya sesuai untuk banyak kegunaan biasa.Walau bagaimanapun, jika anda memerlukan sesuatu yang lebih cepat, ketahui bahawa photocouplers berasaskan Photodarlington mungkin lebih perlahan kerana reka bentuk mereka, yang mempengaruhi seberapa cepat mereka bertindak balas.

Input Arus: Ini merujuk kepada jumlah semasa yang diperlukan untuk menguasai LED pada bahagian input photocoopler.Arus input adalah faktor penting kerana ia mempengaruhi berapa banyak kuasa yang digunakan oleh peranti dan seberapa baik ia berfungsi dengan bahagian lain litar anda.

Voltan Maksimum Peranti Output: Untuk photocouplers berasaskan transistor, ini adalah voltan tertinggi yang boleh dikendalikan oleh transistor output.Adalah penting untuk memastikan penarafan voltan ini lebih tinggi daripada voltan maksimum aplikasi anda akan digunakan, untuk mengelakkan merosakkan peranti.

Perbezaan antara photocouplers dan geganti keadaan pepejal

Rajah 6: Relay photocoupler dan pepejal keadaan

Photocouplers dan geganti keadaan pepejal (SSRS) Kedua -duanya menggunakan cahaya untuk mengasingkan isyarat, tetapi ia digunakan dengan cara yang berbeza berdasarkan reka bentuk mereka.

Photocouplers biasanya digunakan dalam situasi kuasa rendah di mana matlamat utama adalah untuk menghantar dan mengasingkan isyarat.Mereka sesuai untuk melindungi bahagian elektronik sensitif dari pancang voltan tinggi atau bunyi bising, memastikan isyarat diluluskan secara bersih dari satu bahagian litar ke yang lain.

Relay keadaan pepejal (SSRS), sebaliknya, direka untuk menukar tahap kuasa yang lebih tinggi.Tidak seperti photocouplers, SSR sering mempunyai bahagian tambahan seperti perlindungan lonjakan dan penukaran sifar sifar (untuk isyarat AC), yang membantu mengurangkan bunyi elektrik dan menjadikan relay lebih lama lagi.SSR biasanya lebih besar, dan kerana mereka mengendalikan arus yang lebih tinggi, mereka sering memerlukan sinki haba untuk menguruskan terminal haba dan skru untuk sambungan yang selamat.

Kesimpulan

Photocouplers membantu menjaga litar selamat dan berfungsi dengan baik dengan membiarkan isyarat melewati sambil mengekalkan litar dipisahkan.Mereka melindungi litar voltan rendah dari pancang voltan tinggi dan mengurangkan bunyi elektrik, yang menjadikan mereka sangat membantu dalam banyak peranti elektronik.Sama ada ia digunakan untuk hanya melepasi isyarat antara litar atau sistem kuasa yang lebih kompleks, memilih photocoopler yang betul-sama ada ia adalah opto-coepler standard atau opto-isolator yang lebih kuat-boleh membuat perbezaan besar dalam seberapa baik sistem elektronik berfungsi.Memandangkan teknologi terus maju, peranti ini akan terus sangat membantu, bertindak sebagai pelindung peranti elektronik kami.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

1. Apakah aplikasi opto-isolator?

Penggunaan opto-isolator adalah untuk menyimpan bahagian-bahagian litar yang berlainan sambil membenarkan isyarat untuk lulus di antara mereka.Ini membantu melindungi bahagian sensitif litar dari pancang voltan tinggi atau bunyi elektrik.Opto-isolator sering digunakan dalam bekalan kuasa, antara muka mikrokontroler, dan sistem kawalan perindustrian untuk mencegah kerosakan kepada komponen voltan rendah.

2. Bilakah anda harus menggunakan opto-isolator?

Anda harus menggunakan opto-isolator apabila anda perlu melindungi bahagian voltan rendah litar dari lonjakan voltan tinggi atau bunyi elektrik.Ia juga berguna apabila bahagian sistem anda perlu bekerjasama tanpa disambungkan secara langsung.Ini berguna apabila litar mempunyai paras tanah yang berbeza atau apabila mereka perlu kekal secara elektrik untuk alasan keselamatan.

3. Apakah tujuan utama optocoupler?

Tujuan utama optocoopler adalah untuk membiarkan isyarat lulus antara dua litar berasingan menggunakan cahaya, sambil mengekalkan litar secara elektrik.Ini menghalang litar voltan tinggi daripada menjejaskan litar voltan rendah, membantu melindungi bahagian-bahagian halus daripada rosak.

4. Mengapa anda menggunakan optocoopler dan bukannya relay?

Anda akan menggunakan optocoupler dan bukannya relay apabila anda memerlukan bertukar lebih cepat, jangka hayat yang lebih lama, dan operasi yang lebih tenang.Tidak seperti relay, optocouplers tidak mempunyai bahagian yang bergerak, jadi mereka boleh beralih lebih cepat dan bertahan lebih lama.Mereka juga mengambil sedikit ruang dan menyediakan pengasingan elektrik yang lebih baik.

5. Apakah kelemahan optocouplers?

Kelemahan optokopel termasuk keupayaan terhad mereka untuk mengendalikan arus dan voltan yang tinggi berbanding dengan relay.Sesetengah optocouplers, terutama mereka yang mempunyai phototransistors, boleh menjadi lebih perlahan untuk bertindak balas.Mereka juga boleh haus dari masa ke masa kerana LED dalam merendahkan.Optocouplers mungkin bukan pilihan terbaik untuk mengawal kuasa yang sangat tinggi, di mana relay atau relay keadaan pepejal akan berfungsi dengan lebih baik.