Тиристорная оптопара. Тиристорные оптопары: принцип работы, применение и характеристики

alexxlabРазное
Что такое тиристорная оптопара. Как устроена тиристорная оптопара. Для чего применяются тиристорные оптопары. Какими основными характеристиками обладают тиристорные оптопары. Каковы преимущества использования тиристорных оптопар.

Содержание

Принцип работы тиристорной оптопары

Тиристорная оптопара представляет собой полупроводниковый прибор, состоящий из светоизлучающего диода (LED) и фототиристора, объединенных в общем корпусе. Принцип работы основан на преобразовании электрического сигнала в световой и обратно:

  • При подаче тока на входной светодиод происходит излучение света
  • Световой поток воздействует на фототиристор, вызывая в нем фототок
  • Фототок открывает фототиристор, что приводит к коммутации выходной цепи

Таким образом обеспечивается гальваническая развязка между входной и выходной цепями. Это позволяет использовать тиристорные оптопары для коммутации силовых цепей с помощью слаботочных сигналов управления.

Основные характеристики тиристорных оптопар

Ключевыми параметрами, определяющими свойства тиристорных оптопар, являются:


  • Максимальное напряжение изоляции между входом и выходом (до 7500 В)
  • Максимальный выходной ток (до 60 мА)
  • Максимальное блокирующее напряжение (400-800 В)
  • Скорость нарастания выходного напряжения (dv/dt) — до 1500 В/мкс
  • Напряжение включения (1.2-1.5 В)
  • Диапазон рабочих температур (-40…+100°C)

Важной характеристикой является также наличие встроенного генератора для надежного включения при работе на индуктивную нагрузку.

Применение тиристорных оптопар

Тиристорные оптопары нашли широкое применение в различных областях электроники и электротехники:

Промышленная автоматика

В системах промышленной автоматизации тиристорные оптопары используются для:

  • Управления электродвигателями
  • Коммутации силовых цепей
  • Регулирования мощности нагревательных элементов

Источники питания

В импульсных источниках питания тиристорные оптопары применяются для:

  • Гальванической развязки цепей управления и силовой части
  • Формирования импульсов управления силовыми ключами

Телекоммуникационное оборудование

В телекоммуникационной аппаратуре тиристорные оптопары используются для:


  • Защиты от перенапряжений в линиях связи
  • Коммутации сигнальных цепей

Преимущества использования тиристорных оптопар

Применение тиристорных оптопар имеет ряд значительных преимуществ:

  • Высокая степень электрической изоляции между входом и выходом
  • Возможность управления мощной нагрузкой слабыми сигналами
  • Высокая помехозащищенность
  • Отсутствие дребезга контактов и искрения при коммутации
  • Высокая скорость переключения
  • Длительный срок службы

Эти качества делают тиристорные оптопары незаменимыми во многих современных электронных устройствах.

Типы корпусов тиристорных оптопар

Тиристорные оптопары выпускаются в различных типах корпусов:

  • DIP-4, DIP-6 — для монтажа в отверстия печатной платы
  • SMD-4, SMD-6 — для поверхностного монтажа
  • SOP-4, SOP-6 — малогабаритные корпуса для поверхностного монтажа

Выбор типа корпуса зависит от требований к габаритам устройства и технологии монтажа. Для ручного монтажа чаще используются корпуса DIP, для автоматизированного — SMD и SOP.


Области применения различных типов тиристорных оптопар

В зависимости от характеристик тиристорные оптопары применяются в разных областях:

Низковольтные оптопары (400-600 В)

Используются в:

  • Бытовой технике
  • Системах освещения
  • Зарядных устройствах

Высоковольтные оптопары (800 В и выше)

Применяются в:

  • Промышленном оборудовании
  • Системах электропривода
  • Источниках бесперебойного питания

Быстродействующие оптопары (dv/dt > 1000 В/мкс)

Находят применение в:

  • Импульсных источниках питания
  • Преобразователях частоты
  • Системах управления электродвигателями

Правильный выбор типа тиристорной оптопары позволяет оптимизировать характеристики устройства для конкретного применения.

Особенности применения тиристорных оптопар

При использовании тиристорных оптопар следует учитывать ряд особенностей:

Защита от перенапряжений

Для защиты оптопары от перенапряжений рекомендуется использовать:

  • Варисторы параллельно выходу оптопары
  • RC-снабберные цепи для ограничения скорости нарастания напряжения

Управление индуктивной нагрузкой

При работе на индуктивную нагрузку необходимо:


  • Использовать оптопары со встроенным генератором
  • Применять защитные диоды параллельно нагрузке

Обеспечение надежного включения

Для гарантированного включения оптопары следует:

  • Обеспечить достаточный входной ток (обычно 10-20 мА)
  • Использовать короткие импульсы управления для снижения рассеиваемой мощности

Соблюдение этих рекомендаций позволяет повысить надежность и долговечность устройств на основе тиристорных оптопар.


Тиристорная оптопара — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Cтраница 2

Оптопары ( подкласс О): Р — для резнсторных оптопар; Д — для диодных оптопар; У — для тиристорных оптопар; Т — для транзисторных оптопар.  [16]

Тиристорные оптопары используются как мощные ключи, имеющие хорошую электрическую изоляцию между цепью управления и анодной цепью. Применение тиристорных оптопар непрерывно расширяется и, видимо, этот прибор будет основным в мощной преобразовательной электронике. Управляя значительными мощностями в нагрузке ( до 100 кВт), Тиристорные оптопары по входу практически совместимы с интегральными микросхемами.  [17]

Классификация оптронов.  [18]

Классификация современных оптронов приведена на рис. 3.3. В основу классификации оптопар закладывается тип используемого фотоприемника. При этом различают резисторные, диодные, транзисторные и тиристорные оптопары. Специальные оптроны отличаются видом оптического канала.  [19]

Тиристорные оптопары имеют в качестве фотоприемника кремниевый фототиристор ( рис. 23 — 19, з) и применяются исключительно в ключевых режимах. Основными областями использования тиристорных оптопар являются схемы для формирования мощных импульсов, управления мощными тиристорами, управления и коммутации различных устройств с мощными нагрузками.  [20]

Схема операционного усилителя.  [21]

В зависимости от вида фотоприемного элемента различают резисторные, диодные, транзисторные и тиристорные оптопары.  [22]

Схема оптронного формирователя импульсов.  [23]

На рис. 43 представлена одна из типовых оптоэлектронных ти-ристорных схем, используемых в качестве оконечного узла ФИ. Для коммутации силового тиристора VC1 в схеме используется тиристорная оптопара Опт. Такая схема ФИ обеспечивает полную развязку цепей управления и нагрузки выпрямителя, а также помехозащищенность схемы в закрытом состоянии. Это обусловлено тем, что светодиод имеет собственный порог срабатывания.  [24]

Силовой модуль состоит из собственно силового блока и цепей защиты и контроля. Силовой блок на токи 4 и 10 А выполнен на тиристорных оптопарах типа МТО-2 и содержит в зависимости от исполнения станции три или пять пар встречно-параллельно включенных тиристоров. Каждая пара зашунтирована защитной С-цепью.  [25]

Более перспективными элементами для обеспечения гальванической развязки в цепях преобразователя и повышения помехозащищенности является применение схем ФИ с оптоэлектронными приборами. В качестве управлямого элемента — приемника света в таких ФИ используются диодные, транзисторные и тиристорные оптопары.  [26]

Фототиристор оптопары включается, если входной ток превысит некоторое пороговое значение — ток спрямления по входу / спр. Он остается во включенном состоянии после снятия входного сигнала, поэтому для тиристорной оптопары использование коэффициента передачи не имеет физического смысла. Вместо него вводят ток спрямления по входу / слр.  [27]

Работы по первому направлению в первую очередь сводятся к применению взамен электромагнитного реле полупроводниковых элементов. Разработаны устройства, у которых в качестве исполнительного органа используются тиристорные / 4 / или транзисторные ключи, тиристорные оптопары, которые подключаются последовательно к катушке магнитного пускателя.  [28]

Тиристорная оптопара работает только в ключевом режиме, и параметр k / для нее не имеет смысла. Передаточная характеристика здесь определяется входным током ти-ристорной оптопары, при котором фототиристор включается. В паспорте на тиристорную оптопару задается значение тока включения — минимальное значение входного тока, при котором гарантируется надежное отпирание фототиристора. Кроме того, задается максимально допустимый входной ток помехи / пом max — максимальное значение входного тока тиристорной оптопары, при котором фототиристор не включается. Параметр 1помтах характеризует помехоустойчивость тиристорной оптопары.  [29]

Тиристорные оптопары используются как мощные ключи, имеющие хорошую электрическую изоляцию между цепью управления и анодной цепью. Применение тиристорных оптопар непрерывно расширяется и, видимо, этот прибор будет основным в мощной преобразовательной электронике. Управляя значительными мощностями в нагрузке ( до 100 кВт), Тиристорные оптопары по входу практически совместимы с интегральными микросхемами.  [30]

Страницы:      1    2    3

6.1.3. Передаточные параметры и параметры изоляции оптопар

Передаточные параметры характеризуют эффективность передачи электрического сигнала с входа оптопары на вы­ход. Эффективность передачи энергии сигнала описывают коэффициентом передачи (обычно по току), а скорость пе­редачи сигнала – временными параметрами.

Основным параметром, который характеризует переда­чу сигнала со входа оптопары на ее выход, для всех типов оптопар (кроме тиристорных) является коэффициент пере­дачи по току (), т.е. отношение тока на выходе оптопары () к вызвавшему его входному току :

.                                                          (6.1)

Зависимость , которая называется переда­точной характеристикой, в общем случае нелинейная для оптопар. При этом различают статический коэффициент пе­редачи (), который определяется по формуле (6.1), и диф­ференциальный коэффициент передачи, который равен:

.

Нелинейность передаточной характеристики связана с нелинейностью излучательной характеристики излучателя оптопары, а также с зависимостью  фотоприемника от выходного тока.

Тиристорная оптопара работает только в ключевом ре­жиме, и параметр  для нее не имеет смысла. Передаточ­ная характеристика здесь определяется входным током тиристорной оптопары, при котором фототиристор включает­ся. В паспорте на тиристорную оптопару задается значение тока включения – минимальное значение входного тока, при котором гарантируется надежное отпирание фототиристора. Кроме того, задается максимально допустимый входной ток помехи () – максимальное значение входного то­ка тиристорной оптопары, при котором фототиристор не включается. Параметр  характеризует помехоус­тойчивость тиристорной оптопары.

Быстродействие оптопар характеризуют следующие вре­менные параметры переходной характеристики выходного тока , получаемой при подаче на вход прямоуголь­ного импульса с амплитудой  (рис. 6.3):

· время нарастания выходного тока () – время нарастания выходного тока от уровня  до уровня ;

· время задержки при включении () – время от момента подачи  импульса входного тока до момента нарастания выходного тока до уровня .

Сумма времени задержки и времени нарастания при включении составляет время включения () оптопары:

.

Аналогичным образом определяются время спада (), время задержки при выключении и время выключения. Быстродействие оптопары характеризуется време­нем переключения:

.

Быстродействие некоторых классов оптопар задается граничной частотой () или максимальной скоростью пере­дачи информации F. Оба параметра связаны со значением времени переключения.

В табл. 6.2 сравниваются коэффициенты передачи и быстродействие оптопар различных типов. Параметрами электрической изоляции оптопар являю
т­ся максимально допустимое пиковое () и статическое напряжения изоляции () между входом и выходом, сопро­тивление изоляции (), проходная емкость () и макси­мально допустимая скорость нарастания выходного напря­жения .

Таблица 6.2

Сравнение параметров оптопар различных типов

Вид фотоприемника оптрона

Коэффициент передачи, %

Граничная частота, кГц

Фотодиод

0,1

10·103

Фототранзистор

30

300

Составной фототран­зистор

300

30

Важнейший параметр электрической изоляции оптопар – пиковое напряжение изоляции, именно он определяет возможности оптопары как элемента элект­рической изоляции. Пиковое напряжение изоляции – это пиковое значение напряжения с заданными па­раметрами длительности и частоты повторения, которое может быть приложено между входом и выходом оптопа­ры и при котором сохраняется электрическая прочность оп­топары.

Статическое максимально допустимое напряжение между входом и выходом ()  определяет электрическую прочность оптопары при постоянном напряжении (в стати­ческом режиме). В статическом режиме задается также сопротивление изоляции () – сопротивление при .

Параметры  и  определяют стойкость оптопары к скачкам на­пряжения на выходе. При таких скачках с высокой ско­ростью нарастания напряжения через излучатель оптопары может протекать емкостный ток () (рис. 6.4):

,

где  – проходная емкость оптопары (емкость между вхо­дом и выходом оптопары).

При достаточном токе  может произойти ложное вклю­чение оптопары. Амплитуда напряжения  при этом мо­жет быть значительно меньше .

Обратная связь по постоянному току в оптопарах прак­тически исключается, так как сопротивление изоляции Ом. Связь по переменному току может быть зна­

чительной, так как проходная емкость, характерная для большинства оптопар, равна примерно 1 пФ. В настоя­щее время единственной мерой уменьшения  являет­ся увеличение расстояния между входом и выходом опто­пары. Такие оптопары, как правило, имеют высокую стоимость, так как в оптический канал таких приборов для сохранения КПД необходимо вводить линзы или свето­воды.

Диодная оптопара — определение термина

Термин и определение

оптопара с приемником излучения, выполненным на основе фотодиода.

Еще термины по предмету «Электроника, электротехника, радиотехника»

Сплавление (Alloying)

соединение полупроводникового кристалла с термокомпенсатором посредством припоя (на основе алюминия или других сплавов).

Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора (Direct current gain)

отношение постоянного тока коллектора к постоянному току базы при заданных постоянном обратном напряжении коллектор — эмиттер и нормируемом токе коллектора (эмиттера) в схеме с общим эмиттером.

Страничная организация памяти

организация памяти, при которой адрес ячейки рассматривается как состоящий из двух частей, причем старшая часть указывает на страницу (субмодуль), а младшая является адресом слова на данной странице (в данном субмодуле).

Похожие

  • Дифференциальная диодная оптопара
  • Фотоэлектродвижущая сила диодной оптопары
  • Оптопара
  • Диодная накачка
  • Диодный тиристор
  • Резисторная оптопара
  • Тиристорная оптопара
  • Транзисторная оптопара
  • Оптопара (оптрон)
  • Диодная тепловая труба
  • Симметричный диодный тиристор
  • Линейка диодных лазеров
  • Матрица диодных лазеров
  • Выходной ток оптопары
  • Рассеиваемая мощность оптопары
  • Диодный лазер (лазерный диод)
  • Тиристорная оптопара с симметричным выходом
  • Время выключения тиристорной оптопары
  • Импульсный выходной ток оптопары
  • Коэффициент передачи по току оптопары

Смотреть больше терминов

Повышай знания с онлайн-тренажером от Автор24!

  • 📝 Напиши термин
  • ✍️ Выбери определение из предложенных или загрузи свое
  • 🤝 Тренажер от Автор24 поможет тебе выучить термины, с помощью удобных и приятных карточек

Возможность создать свои термины в разработке

Еще чуть-чуть и ты сможешь писать определения на платформе Автор24. Укажи почту и мы пришлем уведомление с обновлением ☺️

Триак Драйвер Оптопары

По технологии

Дискретные и силовые модули МОП-транзисторы Силовые модули Карбид кремния (SiC) Все остальные

Управление энергопотреблением Устройства с питанием от PoE Драйверы ворот Преобразование переменного тока в постоянный Все остальные

Формирование сигнала и управление

Датчики

Блок управления двигателем

Пользовательские и ASSP

Интерфейсы

Беспроводное подключение

Синхронизация, логика и память

Решением

Автомобильный

промышленный

Облако

5G и предприятия

Интернет вещей (IoT)

Мобильный