Что такое оптопары и как они работают. Какие бывают типы оптопар. Для чего применяются оптопары в электронике. Как выбрать оптопару для конкретной задачи.
Что такое оптопара и принцип ее работы
Оптопара (оптрон) — это полупроводниковый прибор, состоящий из излучателя света (обычно светодиода) и фотоприемника (фотодиода, фототранзистора, фотосимистора и др.), объединенных в общем корпусе. Принцип работы оптопары основан на преобразовании электрического сигнала в световой, передаче света через оптический канал и обратном преобразовании света в электрический сигнал.
Основные преимущества оптопар:
- Гальваническая развязка входа и выхода
- Высокое сопротивление изоляции (до нескольких кВ)
- Отсутствие обратной связи
- Широкий диапазон рабочих частот
- Малые габариты и вес
Благодаря этим свойствам оптопары нашли широкое применение в различных областях электроники для гальванической развязки цепей, передачи сигналов управления, усиления и преобразования сигналов.
Основные типы и характеристики оптопар
Существует несколько основных типов оптопар, различающихся по типу фотоприемника:
Оптопары с фототранзистором
Наиболее распространенный тип. Обладают высоким коэффициентом передачи тока (до 1000%). Применяются для коммутации и усиления сигналов.
Оптопары с фотодиодом
Имеют более низкий коэффициент передачи, но обеспечивают лучшую линейность и быстродействие. Используются в аналоговых схемах.
Оптопары с фотосимистором
Позволяют коммутировать цепи переменного тока. Применяются в силовой электронике для управления нагрузками.
Оптопары с составным фототранзистором (Дарлингтона)
Обладают сверхвысоким коэффициентом передачи (до 5000%). Используются для коммутации больших токов.
Ключевые параметры оптопар
При выборе оптопары важно учитывать следующие характеристики:
- Коэффициент передачи тока (CTR) — отношение выходного тока к входному
- Входной ток и напряжение
- Выходной ток и напряжение
- Напряжение изоляции
- Быстродействие (время включения и выключения)
- Диапазон рабочих температур
Как выбрать оптопару для конкретной схемы? Для этого необходимо определить требуемые параметры изоляции, быстродействия и коэффициента передачи, исходя из особенностей применения.
Применение оптопар в электронных схемах
Оптопары используются в самых разных областях электроники:
Гальваническая развязка цепей
Оптопары позволяют передавать сигналы между схемами с разными уровнями напряжений, обеспечивая их электрическую изоляцию. Это повышает помехозащищенность и безопасность устройств.
Преобразование уровней сигналов
С помощью оптопар можно согласовывать цифровые и аналоговые сигналы разных уровней и стандартов.
Управление силовыми ключами
Оптопары с фотосимисторами и фототранзисторами применяются для управления тиристорами, симисторами и силовыми транзисторами в импульсных источниках питания, регуляторах мощности и т.д.
Передача аналоговых сигналов
Линейные оптопары используются для передачи аудио и других аналоговых сигналов с гальванической развязкой.
Особенности применения оптопар в аналоговых схемах
При использовании оптопар для передачи аналоговых сигналов важно учитывать следующие моменты:
- Необходимость линеаризации характеристики передачи
- Температурную зависимость параметров
- Ограничения по частотному диапазону
- Нелинейные искажения
Для улучшения характеристик применяются специальные схемы включения с обратной связью, а также прецизионные линейные оптопары.
Оптопары в цифровых схемах
В цифровых устройствах оптопары широко используются для:
- Гальванической развязки интерфейсов (RS-232, RS-485 и др.)
- Развязки входов микроконтроллеров и других цифровых микросхем
- Передачи сигналов между схемами с разным питанием
- Защиты от помех в системах сбора данных
Для этих целей применяются быстродействующие оптопары с высоким коэффициентом передачи.
Конструкция и технология производства оптопар
Современные оптопары изготавливаются по следующим основным технологиям:
- DIP-корпуса для монтажа в отверстия
- SMD-корпуса для поверхностного монтажа
- Интегральные оптопары в виде микросхем
В качестве излучателей обычно используются инфракрасные светодиоды на основе GaAs или GaAlAs. Фотоприемники изготавливаются из кремния или других полупроводников.
Для обеспечения высокого напряжения изоляции применяются специальные диэлектрические материалы между излучателем и приемником.
Перспективы развития оптронной техники
Основными тенденциями в развитии оптопар являются:
- Повышение быстродействия (до сотен МГц)
- Увеличение напряжения изоляции (свыше 10 кВ)
- Улучшение линейности передаточной характеристики
- Миниатюризация корпусов
- Создание многоканальных оптронных микросхем
Перспективным направлением является разработка оптопар на основе полимерных материалов, что позволит снизить их стоимость при массовом производстве.
Заключение
Оптопары остаются незаменимыми компонентами во многих областях современной электроники. Они обеспечивают простое и надежное решение для гальванической развязки и передачи сигналов в самых разных применениях. Правильный выбор типа и параметров оптопары позволяет оптимизировать характеристики электронных устройств.
ОПТОПАРЫ
| Наименование | Тип монтажа/шаг, мм | Количество оптопар в одном корпусе | Параметры входа | Параметры выхода | Напряжение изоляции, В | °С | Корпус |
| KB3541NT | SMT/2,54 | 1 | AC, ±50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 3750 | -30…+100 | SMD-4 |
| KB354NT | SMT/2,54 | 1 | AC, ±50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 3750 | -30…+100 | SMD-4 |
| KB355NT | 1 | +50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 3750 | -30…+100 | SMD-4 | |
| KB356NT | SMT/2,54 | 1 | +50 мА | транзистор Uкэ=80 В, Iк=50 мА | 3750 | -30…+100 | SMD-4 |
| KB357NT | SMT/2,54 | 1 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 3750 | -30…+100 | SMD-4 |
| KB814 | 2,54 | 1 | AC, ±50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-4 |
| KB8141 | 2,54 | 1 | AC, ±50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-4 |
| KB815 | 2,54 | 1 | +50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-4 |
| KB816 | 2,54 | 1 | +50 мА | транзистор Uкэ=70 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-4 |
| KB817-B | SMT/2,54 | 1 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | SMD-4 |
| KB817-M* | 2,54 | 1 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-4 |
| KB824 | 2,54 | 2 | AC, ±50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-4 |
| KB8241 | 2,54 | 2 | AC, ±50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-8 |
| KB825 | 2,54 | 2 | +50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-8 |
| KB826 | 2,54 | 2 | +50 мА | транзистор Uкэ=70 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-8 |
| KB827 | 2,54 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-8 | |
| KB827-B | SMT/2,54 | 2 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | SMD-8 |
| KB827-M* | 2,54 | 2 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-8 |
| KB834 | 2,54 | 3 | AC, ±50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-12 |
| KB8341 | 2,54 | 3 | AC, ±50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-12 |
| KB835 | 2,54 | 3 | +50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-12 |
| KB836 | 2,54 | 3 | +50 мА | транзистор Uкэ=70 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-12 |
| KB837 | 2,54 | 3 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-12 |
| KB837-B | 2,54 | 3 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | SMD-12 |
| KB837-M* | 2,54 | 3 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-12 |
| KB844 | 2,54 | 4 | AC, ±50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-16 |
| KB8441 | 2,54 | 4 | AC, ±50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-16 |
| KB845 | 2,54 | 4 | +50 мА | составной транзистор Uкэ=35 В, Iк=80 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-16 |
| KB847-B | 2,54 | 4 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-16 |
| KB847-M* | 2,54 | 4 | +50 мА | транзистор Uкэ=35 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | SMD-16 |
| KB851 | 2,54 | 1 | +50 мА | транзистор Uкэ=350 В, Iк=50 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-4 |
| KB852 | 2,54 | 1 | +50 мА | составной транзистор Uкэ=350 В, Iк=150 мА | 5000 | -30…+100 | DIP-4 |
*Расстояние между рядами выводов 10,16 мм
Наименование
К продаже
Цена от
К продаже:
7 985 шт.
Цена от:
23,16₽
К продаже:
2 000 шт.
Цена от:
20,85₽
К продаже:
453 шт.
Цена от:
15,71₽
Оптопары, оптроны — Гарантия производителя 12 месяцев.
РЭК — поставка микросхем и электронных компонентов. Более 1 700 000 наименований отечественных и импортных производителей.
Всего: 702
h21L1SR2M, ОПТОПАРА
(ONSemiconductor )
47.
20 р.
| 1 | 20 | 200 | 47.20 р. | 41.54 р. | 37.76 р. |
|---|
Доступно:
388 шт.
КР249КН5Б (00-02г), Оптрон с транзисторным выходом
(Россия )
45.31 р.
| 1 | 25 | 250 | 45.31 р. | 36.25 р. | 35.59 р. |
|---|
Доступно:
863 шт.
АОУ115В, Оптопара динисторная
(Россия )
49.09 р.
| 1 | 100 | 1000 | 49.09 р. | 40.78 р. | 38.12 р. |
|---|
Доступно:
760 шт.
АОУ115Б
(Россия )
45.31 р.
| 1 | 25 | 250 | 45.31 р. | 36.25 р. | 35. 59 р. |
|---|
Доступно:
702 шт.
АОУ115А, Оптопара динисторная
(Россия )
35.87 р.
| 1 | 25 | 250 | 35.87 р. | 28.89 р. | 28.47 р. |
|---|
Доступно:
847 шт.
АОУ103В1, Оптопара тиристорная
(Россия )
377.60 р.
| 1 | 5 | 50 | 377.60 р. | 351.17 р. | 345.84 р. |
|---|
Доступно:
659 шт.
АОУ103В1 никель, Оптопара тиристорная (К434КП1ВС)
(Россия )
358.72 р.
| 1 | 5 | 50 | 358.72 р. | 334.18 р. | 327.62 р. |
|---|
Доступно:
267 шт.
АОТ166Б, Оптопара транзисторная [DIP-6]
90.
62 р.
| 1 | 25 | 250 | 90.62 р. | 74.20 р. | 72.95 р. |
|---|
Доступно:
824 шт.
АОТ166А, Оптопара транзисторная [DIP-6] (5П32Е)
109.50 р.
| 1 | 25 | 250 | 109.50 р. | 90.44 р. | 88.96 р. |
|---|
Доступно:
218 шт.
АОТ165А1, Оптопара транзисторная [DIP-4] (5П27)
77.41 р.
| 1 | 25 | 250 | 77.41 р. | 63.25 р. | 62.29 р. |
|---|
Доступно:
969 шт.
АОТ165А, Оптопара транзисторная [DIP-8] (5П26)
117.06 р.
| 1 | 25 | 250 | 117.06 р. | 95.91 р. | 94.31 р. |
|---|
Доступно:
517 шт.
АОТ162В, Оптопара транзисторная [DIP-6]
47.20 р.
| 1 | 25 | 250 | 47.20 р. | 37.95 р. | 37.36 р. |
|---|
Доступно:
759 шт.
АОТ162А, Оптопара транзисторная [DIP-6]
66.08 р.
| 1 | 25 | 250 | 66.08 р. | 54.19 р. | 53.37 р. |
|---|
Доступно:
401 шт.
АОТ161А, Оптопара транзисторная [DIP-6]
113.28 р.
| 1 | 25 | 250 | 113.28 р. | 92.32 р. | 90.74 р. |
|---|
Доступно:
91 шт.
АОТ128Д, Оптопара транзисторная [DIP-6]
73.63 р.
| 1 | 25 | 250 | 73.63 р. | 59.66 р. | 58.72 р. |
|---|
Доступно:
536 шт.
АОТ128Б, Оптопара транзисторная [DIP-6]
62.30 р.
| 1 | 25 | 250 | 62.30 р. | 50.60 р. | 49.82 р. |
|---|
Доступно:
10 шт.
АОТ128А, Оптопара транзисторная [DIP-6]
(Россия )
66.08 р.
| 1 | 25 | 250 | 66.08 р. | 54.19 р. | 53.37 р. |
|---|
Доступно:
995 шт.
АОТ127В, Оптопара транзисторная [DIP-6]
33.98 р.
| 1 | 25 | 250 | 33.98 р. | 27.19 р. | 26.70 р. |
|---|
Доступно:
543 шт.
АОТ127А, Оптопара транзисторная [DIP-6]
54.
75 р.
| 1 | 25 | 250 | 54.75 р. | 45.31 р. | 44.48 р. |
|---|
Доступно:
783 шт.
АОТ123Б (1986-87г)
(Россия )
100.06 р.
| 1 | 25 | 250 | 100.06 р. | 81.37 р. | 80.07 р. |
|---|
Доступно:
982 шт.
АОТ110Г
(Россия )
77.41 р.
| 1 | 25 | 250 | 77.41 р. | 63.25 р. | 62.29 р. |
|---|
Доступно:
480 шт.
АОТ110Б никель, Оптопара транзисторная
(Россия )
264.32 р.
| 1 | 5 | 50 | 264.32 р. | 239.78 р. | 236.62 р. |
|---|
Доступно:
469 шт.
АОТ110А, Оптопара транзисторная
(Россия )
396.48 р.
| 1 | 5 | 50 | 396.48 р. | 370.05 р. | 364.04 р. |
|---|
Доступно:
533 шт.
АОТ110А никель, Оптопара транзисторная
(Россия )
283.20 р.
| 1 | 25 | 250 | 283.20 р. | 232.22 р. | 227.75 р. |
|---|
Доступно:
479 шт.
АОТ101ГС
(Россия )
67.97 р.
| 1 | 100 | 1000 | 67.97 р. | 56.83 р. | 53.09 р. |
|---|
Доступно:
114 шт.
АОТ101БС (03-09г), Оптопара транзисторная (КР249КН2В)
(Россия )
105.73 р.
| 1 | 25 | 250 | 105. 73 р. | 86.85 р. | 85.41 р. |
|---|
Доступно:
510 шт.
АОТ101АС (01-09г), Оптопара транзисторная
(Россия )
134.05 р.
| 1 | 25 | 250 | 134.05 р. | 110.26 р. | 108.54 р. |
|---|
Доступно:
255 шт.
АОД129Б никель
(Россия )
100.06 р.
| 1 | 25 | 250 | 100.06 р. | 81.37 р. | 80.07 р. |
|---|
Доступно:
273 шт.
АОД101Б, Оптопара диодная, гальваническая развязка электрических цепей
(Россия )
58.53 р.
| 1 | 25 | 250 | 58.53 р. | 47.01 р. | 46.26 р. |
|---|
Доступно:
622 шт.
Оптопары/изоляторы | Вишай
Ключевое слово/деталь № | Наличие Проверить/Купить сейчас | Перекрестная ссылка Деталь № |
| Мой Вишай | | Язык
|
Продукты » Оптопары/изоляторы
- Оптопары/изоляторы
- Инструменты проектирования
- Библиотека документов
- Пресс-релизы
- Видео о продуктах
- Выход фототранзистора
- Выход Фотодарлингтона
- Оптопара с входом переменного тока
- Выход фотосимистора
- Линейный
- Твердотельные реле
- Высокая скорость Драйвер
- IGBT и MOSFET
- Изолированные драйверы IPM
Аудиооптопары
Google Ads
- Изучив этот раздел, вы должны уметь:
- Опишите использование оптронов в аналоговом режиме:
- Распознавать преимущества и недостатки различных аналоговых оптронов.
- • Фотодиодные устройства.
- • Фототранзисторные устройства.
- Опишите использование смещения постоянного тока в цепях оптопары.
- Понимание использования усилителей напряжения и буферов с оптронами.
Использование аудиооптопары
Рис. 5.3.1 Оптопара IL300
В аудиосистемах изоляция между входами и оборудованием с более высоким напряжением/током обычно обеспечивается аудиотрансформаторами, однако также можно использовать специализированные аудиооптопары, такие как IL300, который использует инфракрасный светодиод для освещения одного фотодиода в качестве выходного устройства и второго фотодиода для обеспечения обратной связи, обеспечивая улучшенную линейность и более широкий частотный диапазон, чем альтернативы фототранзистора или фоторезистора. Использование обратной связи от второго фотодиода с характеристиками, близкими к характеристикам выходного фотодиода, также решает основную проблему с оптронами.
Без какой-либо обратной связи изменения коэффициента передачи тока повлияют на работу оптопары. Возможны отклонения из-за изменения температуры окружающей среды и старения инфракрасного светодиода. Таким образом, оптопары, такие как IL300 от Vishay, показанные на рис. 5.3.1, могут претендовать как на лучшую производительность, так и на стабильность в течение всего срока службы схемы. Следовательно, эти специализированные устройства значительно дороже, чем простые оптопары общего назначения.
Рис. 5.3.2 Оптопара 4N25
Использование 4N25 для аудио
Однако также можно использовать некоторые из гораздо более дешевых фототранзисторных оптронов общего назначения для аудиоприложений, таких как популярный 4N25, показанный на рис. 5.3. 2 также от Vishay, который обычно используется для низкочастотных цифровых сигналов (в режиме насыщения) или приложений постоянного тока (в линейном режиме) для ограниченных аудиоприложений.
Это связано с тем, что в 4N25 имеется соединение для базы фототранзистора, а также коллектора и эмиттера.
Это позволяет использовать три различных метода подключения, показанные на рис. 5.3.3, где фототранзистор может работать в режиме с общим эмиттером (а), в режиме с общим коллектором (эмиттерным повторителем) (б) или в качестве фотодиода (в).
Рис. 5.3.3 Варианты подключения 4N25
Когда выход фототранзистора берется из соединения базы (с неподключенным эмиттером), как показано на рис. 5.3.3(c), переход база/коллектор используется в качестве фотодиод. Поскольку фототранзистор теперь не работает как усилитель, «эффект Миллера» (где значение емкости перехода умножается на усиление по току транзистора) не применяется, поэтому эффективно большая емкость перехода база/коллектор значительно уменьшено, что позволяет оптопаре работать на более высоких скоростях, что означает, что в случае аудиоприложений доступна более широкая полоса пропускания, хотя этот режим работы значительно снижает амплитуду выходного сигнала.
В любой из конфигураций, показанных на рис. 5.3.3, выбор нагрузочного резистора оказывает существенное влияние на выходной сигнал; чем выше значение R L , тем больше амплитуда выходного сигнала, но уже полоса пропускания, поэтому выбранное значение R L является компромиссным, зависящим от назначения схемы.
Чтобы 4N25 обеспечивал изоляцию аудиосигналов, вход инфракрасного светодиода должен быть соответствующим образом смещен постоянным напряжением, чтобы при подаче модулирующего переменного (аудио) сигнала ток через светодиод можно было изменять без оптопары выходной сигнал либо достигает насыщения, либо отключается. На самом деле это расширение линейного режима работы, и его можно применять с использованием одной из двух основных конфигураций: фототранзистора или фотодиода.
Рис. 5.3.4 Аудиоизолятор с использованием режима фототранзистора
Метод 1. Базовая аудиооптопара.
Схема, показанная на рис. 5.3.4, адаптированная из конструкции, опубликованной Рэем Марстоном в Newnes Electronic Circuits Pocket Book (ISBN 10:1-4832-9192-8), использует 4N25, подключенный в качестве фототранзистора для передачи аудиосигналов при изоляции. входные и выходные цепи.
Операционный усилитель LM324 используется здесь для управления светодиодным входом 4N25. R1 и R2 образуют делитель потенциала, чтобы установить на выводе 3 (неинвертирующий вход операционного усилителя) половину напряжения питания, а входной звуковой сигнал накладывается на это постоянное напряжение смещения через C1 для модуляции тока через светодиод.
Поскольку LM324 подключен в режиме повторителя напряжения со светодиодом, формирующим часть контура отрицательной обратной связи, контакт 1 точно повторяет изменения напряжения на контакте 3, таким образом изменяя ток через светодиод. Без подачи сигнала постоянный ток через светодиод составляет от 0,5 до 1 мА в зависимости от значения R3 и напряжения питания, используемого для входной цепи.
Рис. 5.3.5 Полоса пропускания аудиосигнала в режиме фототранзистора
С отдельными входными и выходными источниками питания, установленными на 12 В, и входным сигналом переменного тока 3 Вpp, выходной сигнал около 6Vpp получается, когда RV1 настроен на установку контакта 4 4N25. примерно до половины питания (6В). В зависимости от напряжения питания и амплитуды используемых сигналов точная настройка RV1 также позволяет добиться минимальных искажений.
Однако, поскольку на рис. 5.3.4 используется 4N25 в режиме фототранзистора, полезная полоса пропускания схемы довольно ограничена, как показано на рис.
5.3.5, что делает ее полезной для речи, но не имеет усиления на частотах выше 8 кГц, a типичный эффект из-за большой емкости перехода база/эмиттер фототранзистора.
Рис. 5.3.6 Звуковой изолятор с использованием 4N25 в режиме фотодиода
Метод 2 Широкополосный звук
используется коллекторно-базовый переход, образующий фотодиод с гораздо меньшей емкостью, чем у полного фототранзистора. Недостатком этого метода является то, что выход 4N25 теперь уменьшается до милливольт, а не до вольт. По этой причине необходимо добавить буферный усилитель (IC3a) с высоким входным сопротивлением сразу после оптопары.
Рис. 5.3.7 Полоса пропускания звука в режиме фотодиода
В буферном каскаде не происходит усиления напряжения, но за ним следует усилитель напряжения x100 для получения выходного напряжения приблизительно 7,5 В пик-пик от исходного входного напряжения 1,5 В пик-пик. Полоса звукового сигнала цепи теперь увеличена, чтобы покрыть полезный диапазон примерно от 400 Гц до 18 кГц, как показано на рис.
