Que Son Los Fotoacopladores, Optoacopladores Y Optoaisladores

Los optoacopladores pueden describirse con una variedad de nombres diferentes, como optoaislador y fotoacoplador.

Esencialmente un optoacoplador o fotoacoplador es un dispositivo semiconductor que utiliza un camino o enlace óptico corto para acoplar una señal de un circuito eléctrico a otro mientras proporciona aislamiento eléctrico.

Los fotoacopladores u optoacopladores suelen estar contenidos en un solo paquete, a menudo del tamaño de un circuito integrado, aunque existe un gran grado de variación según la aplicación prevista.

Los fotoacopladores u optoacopladores se utilizan para proporcionar muchas funciones: pueden utilizarse para enlazar datos a través de dos circuitos, pueden utilizarse dentro de codificadores ópticos, donde el optoacoplador proporciona un medio para detectar transiciones de borde visible en una rueda de codificador para detectar la posición, etc., y pueden utilizarse en muchos otros circuitos donde se necesitan enlaces y transiciones ópticas.

Incluso forman el elemento esencial en los relés de estado sólido en los que se utiliza un acoplamiento óptico para aislar eléctricamente la entrada y la salida, permitiendo al mismo tiempo que la salida se conmute según el estado de la entrada… Como resultado, los acopladores ópticos o fotoacopladores se encuentran en un número sorprendentemente alto de circuitos.

Fotoacopladores, Optoacopladores Y Opto-aisladores

Fundamentos del Fotoacopladores / optoacoplador

El optoacoplador es un componente que contiene los dos elementos necesarios para un opto-aislador:

  • Emisor de luz: El emisor de luz se encuentra en el lado de entrada y toma la señal entrante y la convierte en una señal de luz. Típicamente el emisor de luz es un diodo emisor de luz.
  • Detector de luz: El detector de luz dentro del opto-acoplador u opto-aislador detecta la luz del emisor y la convierte de nuevo en una señal eléctrica. El detector de luz puede ser cualquiera de los diferentes tipos de dispositivo, desde un fotodiodo hasta un fototransistor, un fotodarlington, etc.

El emisor y el detector de luz están hechos a medida para que se correspondan entre sí, teniendo las longitudes de onda correspondientes para que se logre el máximo acoplamiento.

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El optoacoplador también puede contener otros circuitos, por ejemplo, puede incluir la resistencia en serie para el LED o incluso la capacidad de accionamiento para el diodo. El optoacoplador también puede incluir un amplificador de salida.

Aunque un optoacoplador u opto-aislador se suele considerar como un único paquete integrado, es posible lograr el mismo resultado utilizando dispositivos separados. Sin embargo, hay que tener en cuenta las disposiciones mecánicas, lo que a menudo hace que un optoacoplador fabricado con dispositivos separados sea menos conveniente, aunque en el caso de los opto-aisladores puede ser necesario utilizar componentes separados para algunas aplicaciones.

Terminología del fotoacoplador/optoacoplador

Los términos fotoacoplador, optoacoplador y opto-aislador se utilizan a menudo indistintamente en la electrónica y la literatura técnica cuando se refieren a componentes que realizan la misma función.

Estrictamente, hay diferencias entre los términos optoaislador y optoacoplador. El factor que distingue al optoacoplador y al opto-aislador es la diferencia de voltaje que se espera entre la entrada y la salida:

  • Optoacoplador: Se considera generalmente que el optoacoplador se utiliza para transmitir información analógica o digital entre circuitos, manteniendo el aislamiento eléctrico en potenciales de hasta 5.000 voltios.
  • Optoaislador: El opto-aislador se utiliza generalmente en sistemas de energía y se emplea para transmitir información analógica o digital entre circuitos en los que la diferencia de potencial es superior a 5 000 voltios.

Esta es una guía aproximada de las diferencias entre los optoacopladores y los optoaisladores. Sin embargo, los términos se siguen utilizando ampliamente de manera intercambiable.

Símbolo del optoacoplador

El símbolo del optoacoplador utilizado en los esquemas de circuito indica la función y los elementos internos dentro del componente global. El símbolo muestra el LED, que normalmente se utiliza como emisor de luz. El símbolo del optoacoplador también muestra el receptor, a menudo un fototransistor o un fotodarlington, aunque también se pueden utilizar otros dispositivos, como diacos sensibles a la luz, etc. El tipo de dispositivo pertinente se muestra dentro del símbolo del circuito optoacoplador.

Símbolo del optoacoplador
Símbolo de circuito de fotoacoplador u optoacoplador (versión fototransistorizada)

Los optoacopladores también pueden fabricarse utilizando otros componentes. Un formato que se utiliza en algunas aplicaciones de alimentación de CA es un optoacoplador basado en un diac. Éste puede utilizarse para activar un triac para aplicaciones de conmutación de red o de control del ángulo de conducción (es decir, de atenuación).

Símbolo del optoacoplador
Símbolo de circuito fotodiáctico

Paquetes de optoacopladores y opto-aisladores

Hay una variedad de paquetes diferentes que se utilizan tanto para los optoacopladores como para los optoaisladores.

Para los optoacopladores que se utilizan para voltajes más bajos, hay una variedad de paquetes disponibles. A menudo los optoacopladores vienen en pequeños paquetes similares, pero no siempre idénticos a los conocidos paquetes de CI Dual-In-Line (DIL) para componentes de montaje convencionales.

También hay disponibles versiones SMD, de nuevo en paquetes como los paquetes de Circuito Integrado de Pequeño Esquema (SOIC). Estos proporcionan opciones muy compactas para contener los optoacopladores. Sin embargo, asegúrese de que se cumplan todos los requisitos de aislamiento.

Para los opto-aisladores que funcionan a voltajes mucho más altos, hay disponibles diferentes paquetes. Los opto-aisladores pueden obtenerse en una amplia variedad de estilos de paquetes, incluyendo rectángulos, cilindros y configuraciones especiales. Estos tipos de paquetes están diseñados para proporcionar voltajes de aislamiento más altos que los que se pueden lograr con los paquetes DIL y SMD como el SOIC.

Especificaciones del optoacoplador y del opto-aislador

Hay varios parámetros y especificaciones que deben tenerse en cuenta al utilizar optoacopladores y opto-aisladores:

  • Razón de transferencia de corriente, CTR: La razón de transferencia de corriente de un optoacoplador es una de las especificaciones clave. Es la relación de la corriente que fluye en el dispositivo de salida dividida por la corriente en el dispositivo de entrada. El CTR variará según el tipo de optoacoplador utilizado en la salida, los que utilizan fotodarlantes serán mucho más altos que los que utilizan fototransistores ordinarios. Los valores pueden estar entre el 10% y el 2000% – 5000% Hay que tener en cuenta que el CTR tiende a variar con el nivel de corriente de entrada. Aunque variará según el dispositivo, para los optoacopladores de hombre alcanzará un pico para los niveles de corriente de entrada alrededor de 10mA cayendo a cada lado de este valor.
  • Ancho de banda: Para entender las máximas velocidades de datos que pueden ser demandadas con un optoacoplador, es necesario conocer el ancho de banda. Para muchos optoacopladores que utilizan fototransistores puede ser sólo en la región de 250 kHz, y para aquellos que utilizan fotodarlingtons puede ser una décima parte de esta cifra. Existen algunos optoacopladores mucho más rápidos. Típicamente, cuanto más baja es la CTR, más rápido son los tiempos de subida y bajada
  • Corriente de entrada: Es la corriente necesaria para el dispositivo transmisor de entrada – LED. El valor se utiliza para calcular la resistencia en serie utilizada para limitar la corriente.
  • Voltaje máximo del dispositivo de salida: Para los optoacopladores que utilizan transistores, la cifra máxima será igual al VCE (máximo) del transistor. Para optoacopladores que utilizan otros dispositivos en la salida, se deberá utilizar la cifra equivalente. Recuerde también que debe mantenerse un margen adecuado, ya que nunca es aconsejable operar dispositivos cercanos a sus valores máximos.

Diferencias entre los optoacopladores y los relés de estado sólido

Hay muchas similitudes entre los optoacopladores / aisladores, etc. y los relés de estado sólido.

Los relés de estado sólido se usan en muchas áreas como interruptores electrónicos para controlar la energía de CA o CC.

Los relés de estado sólido utilizan la tecnología de optoacoplamiento como base de su funcionamiento, ya que se requiere que proporcionen altos niveles de resistencia y aislamiento entre los circuitos de entrada y salida.

La principal diferencia entre los optoacopladores y los interruptores de estado sólido es que los optoacopladores y similares se utilizan normalmente para aplicaciones de baja potencia. Los relés de estado sólido se utilizan para niveles mucho más altos de potencia. A menudo los relés de estado sólido se utilizan para conmutar niveles de tensión de hasta cientos de voltios o más y niveles de corriente de hasta decenas de amperios y más.

Típicamente los optoacopladores están contenidos dentro de pequeños paquetes de IC, ya sea como dispositivos de montaje en superficie o dispositivos semiconductores con plomo. Sin embargo, los relés de estado sólido están normalmente contenidos dentro de paquetes mucho más grandes, que a menudo requieren ser atornillados a un disipador de calor. También suelen tener contactos de tornillo para proporcionar la capacidad de transporte de corriente requerida.

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Además, los relés de estado sólido suelen contener circuitos adicionales, a menudo son un bloque de circuitos completo. Pueden contener el circuito de accionamiento para el LED en el opto-transmisor, y también pueden contener circuitos de protección contra sobretensiones y transitorios en la salida.

Para las aplicaciones de CA, algunos relés de estado sólido proporcionan una conmutación de cruce por cero para las señales de CA, en las que el dispositivo de salida sólo conmuta cuando la forma de onda de CA pasa por la posición de cero voltios. Esto reduce la interferencia electromagnética, EMI.

Los fotoacopladores, optoacopladores y opto-aisladores se utilizan posiblemente más ampliamente de lo que se piensa a primera vista. Pueden ser utilizados de diferentes maneras ingeniosas proporcionando enlaces ópticos entre los circuitos.

Pueden utilizarse para transferir datos, proporcionar aislamiento eléctrico entre circuitos o detectar una ruptura en el enlace. Sea cual sea la forma en que se utilicen, proporcionan una función inestimable dentro de muchos circuitos electrónicos.

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