Was ist ein Optokoppler?

Was ist ein Optokoppler?

Definition des Optokopplers

Ein Optokoppler (auch bekannt als Optokoppler oder optischer Isolator) ist definiert als eine elektronische Komponente, die elektrische Signale zwischen zwei isolierten Schaltkreisen mithilfe von Licht überträgt.

Funktionsprinzip

Der Eingangsschaltkreis besteht aus einer variablen Spannungsquelle und einer LED. Der Ausgangsschaltkreis besteht aus einem Fototransistor und einem Lastwiderstand. Die LED und der Fototransistor sind in einer lichtdichten Verpackung eingeschlossen, um externe Störungen zu vermeiden.

Wenn die Eingangsspannung an die LED angelegt wird, emittiert sie infrarotes Licht, das proportional zum Eingangssignal ist. Dieses Licht überquert die dielektrische Barriere und trifft den rückwärts polarisierten Fototransistor. Der Fototransistor wandelt das Licht in elektrischen Strom um, der durch den Lastwiderstand fließt und eine Ausgangsspannung erzeugt. Diese Ausgangsspannung ist indirekt proportional zur Eingangsspannung.

Die Eingangs- und Ausgangsschaltkreise sind durch die dielektrische Barriere elektrisch isoliert, die bis zu 10 kV und Spannungsspitzen mit Geschwindigkeiten bis zu 25 kV/μs aushalten kann. Das bedeutet, dass jede Spannungsspitze oder Störung im Eingangsschaltkreis den Ausgangsschaltkreis weder beeinträchtigen noch beschädigen wird.

Elektrische Isolation

Optokoppler verwenden eine dielektrische Barriere, um elektrische Isolation zwischen Eingangs- und Ausgangsschaltkreisen zu gewährleisten und vor hohen Spannungen und Spannungsspitzen zu schützen.

• Parameter und Spezifikationen des Optokopplers

• Stromübertragungsverhältnis (CTR)

• Isolationsspannung

• Eingangs-Ausgangskapazität

• Schaltgeschwindigkeit

Arten von Optokopplern

• LED-Fotodiode

• LED-LASCR

• Lampe-Fotowiderstand-Paare

Anwendungen

• Leistungselektronik

• Kommunikation

• Messung

• Sicherheit

Vorteile

• Sie bieten elektrische Isolation zwischen Eingangs- und Ausgangsschaltkreisen.

• Sie verhindern hohe Spannungen oder Ströme.

• Sie verhindern, dass hohe Spannungen oder Ströme niedrigspannungs- oder niedrigstromige Schaltkreise beschädigen oder stören.

• Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen Schaltkreisen, die unterschiedliche Spannungspegel, Erdpotentiale oder Rauschcharakteristiken haben.

• Sie können hohe Schaltgeschwindigkeiten und Datenraten verarbeiten.

Nachteile

• Sie haben im Vergleich zu anderen Isoliermethoden, wie beispielsweise Transformatoren oder Kondensatoren, begrenzte Bandbreite und Linearität.

• Sie haben Temperatur- und Alterungseffekte, die ihre Leistung im Laufe der Zeit verschlechtern können.

• Sie haben Variationen im Stromübertragungsverhältnis und in der Eingangs-Ausgangskapazität, die ihre Genauigkeit und Stabilität beeinflussen können.

Fazit

Optokoppler sind nützliche Geräte, die elektrische Signale zwischen isolierten Schaltkreisen mithilfe von Licht übertragen. Sie bieten viele Vorteile, wie elektrische Isolation, Verhinderung hoher Spannungen, Entfernung von elektrischem Rauschen und die Möglichkeit der Kommunikation zwischen unkompatiblen Schaltkreisen. Sie haben auch einige Nachteile, wie begrenzte Bandbreite, Alterungseffekte, Leistungsvariationen und Schaltgeschwindigkeit. Optokoppler haben verschiedene Parameter und Spezifikationen, die ihre Eignung für verschiedene Anwendungen bestimmen. Optokoppler werden in der Leistungselektronik, Kommunikation, Messung, Sicherheit und in anderen Bereichen weit verbreitet eingesetzt.