Cosa è un optoisolatore?

Cos'è un optoisolatore?

Definizione di optoisolatore

Un optoisolatore (noto anche come optocoupler o isolatore ottico) è definito come un componente elettronico che trasferisce segnali elettrici tra due circuiti isolati utilizzando la luce.

Principio di funzionamento

Il circuito di ingresso è costituito da una sorgente di tensione variabile e un LED. Il circuito di uscita è composto da un fototransistore e un resistore di carico. Il LED e il fototransistore sono racchiusi in un involucro impermeabile alla luce per prevenire interferenze esterne.

Quando viene applicata una tensione d'ingresso al LED, esso emette luce infrarossa proporzionale al segnale d'ingresso. Questa luce attraversa la barriera dielettrica e colpisce il fototransistore inversamente polarizzato. Il fototransistore converte la luce in corrente elettrica, che scorre attraverso il resistore di carico, creando una tensione d'uscita. Questa tensione d'uscita è inversamente proporzionale alla tensione d'ingresso.

I circuiti di ingresso e uscita sono elettricamente isolati dalla barriera dielettrica, che può sopportare tensioni elevate fino a 10 kV e transitori di tensione con velocità fino a 25 kV/μs. Ciò significa che qualsiasi impulso o rumore nel circuito di ingresso non influenzerà o danneggerà il circuito di uscita.

Isolamento elettrico

Gli optoisolatori utilizzano una barriera dielettrica per fornire isolamento elettrico tra i circuiti di ingresso e uscita, proteggendo contro tensioni elevate e transitori di tensione.

• Parametri e specifiche degli optoisolatori

• Rapporto di trasferimento di corrente (CTR)

• Tensione di isolamento

• Capacità ingresso-uscita

• Velocità di commutazione

Tipi di optoisolatori

• LED-fotodiodo

• LED-LASCR

• coppie lampada-fotoresistore

Applicazioni

• Elettronica di potenza

• Comunicazione

• Misurazione

• Sicurezza

Vantaggi

• Forniscono isolamento elettrico tra i circuiti di ingresso e uscita.

• Prevedono tensioni o correnti elevate.

• Impediscono che tensioni o correnti elevate danneggino o interferiscano con i circuiti a bassa tensione o bassa corrente.

• Permettono la comunicazione tra circuiti che hanno livelli di tensione, potenziali di massa o caratteristiche di rumore diversi.

• Possono gestire alte velocità di commutazione e tassi di dati.

Svantaggi

• Hanno una larghezza di banda e una linearità limitate rispetto ad altri metodi di isolamento, come trasformatori o condensatori.

• Presentano effetti dovuti alla temperatura e all'invecchiamento che possono degradare le loro prestazioni nel tempo.

• Hanno variazioni nel rapporto di trasferimento di corrente e nella capacità ingresso-uscita che possono influire sulla loro precisione e stabilità.

Conclusione

Gli optoisolatori sono dispositivi utili che possono trasferire segnali elettrici tra circuiti isolati utilizzando la luce. Hanno molti vantaggi, come fornire isolamento elettrico, prevenire tensioni elevate, rimuovere rumori elettrici e consentire la comunicazione tra circuiti incompatibili. Presentano anche alcuni svantaggi, come una larghezza di banda limitata, effetti dell'invecchiamento, variazioni nelle prestazioni e velocità di commutazione. Gli optoisolatori hanno vari parametri e specifiche che determinano la loro idoneità per diverse applicazioni. Gli optoisolatori sono ampiamente utilizzati nell'elettronica di potenza, nella comunicazione, nella misurazione, nella sicurezza e in altri campi.