Wat is een optokoppeling?

Wat is een optokoppeling?

Definitie van optokoppeling

Een optokoppeling (ook bekend als optocoupler of optische koppeling) wordt gedefinieerd als een elektronisch component dat elektrische signalen tussen twee geïsoleerde circuits overbrengt met behulp van licht.

Werkingsprincipe

Het ingangscircuit bestaat uit een variabele spanningbron en een LED. Het uitgangscircuit bestaat uit een fototransistor en een belastingsweerstand. De LED en de fototransistor zijn verpakt in een lichtdichte behuizing om externe storing te voorkomen.

Wanneer de ingangsspanning wordt toegepast op de LED, genereert deze infraroodlicht evenredig aan het ingangssignaal. Dit licht passeert de dielectrische barrière en raakt de inverse-gepolariseerde fototransistor. De fototransistor zet het licht om in elektrische stroom, die door de belastingsweerstand stroomt en een uitgangsspanning creëert. Deze uitgangsspanning is omgekeerd evenredig aan de ingangsspanning.

De ingangs- en uitgangscircuits zijn elektrisch geïsoleerd door de dielectrische barrière, die hoge spanningen tot 10 kV en spanningspieken met snelheden tot 25 kV/μs kan weerstaan. Dit betekent dat elke stoot of ruis in het ingangscircuit het uitgangscircuit niet zal beïnvloeden of beschadigen.

Elektrische isolatie

Optokoppelingen gebruiken een dielectrische barrière om elektrische isolatie tussen ingangs- en uitgangscircuits te bieden, waardoor beschermd wordt tegen hoge spanningen en spanningspieken.

• Parameters en specificaties van optokoppelingen

• Stroomoverdrachtverhouding (CTR)

• Isolatiespanning

• Ingang-uitgangcapaciteit

• Schakelsnelheid

Soorten optokoppelingen

• LED-fotodiode

• LED-LASCR

• Lamp-fotoroest paren

Toepassingen

• Krachtige elektronica

• Communicatie

• Meting

• Veiligheid

Voordelen

• Ze bieden elektrische isolatie tussen ingangs- en uitgangscircuits.

• Ze voorkomen hoge spanningen of stromen.

• Ze voorkomen dat hoge spanningen of stromen laagspannings- of laagstroomcircuits beschadigen of storen.

• Ze maken communicatie mogelijk tussen circuits met verschillende spanningniveaus, grondpotentiële of ruiskenmerken.

• Ze kunnen hoge schakelsnelheden en gegevenssnelheden hanteren.

Nadelen

• Ze hebben een beperkt bandbreedte en lineariteit vergeleken met andere isolatiemethoden, zoals transformatoren of condensatoren.

• Ze hebben temperatuur- en ouderdomseffecten die hun prestaties over tijd kunnen verzwakken.

• Ze hebben variaties in de stroomoverdrachtverhouding en ingang-uitgangcapaciteit die hun nauwkeurigheid en stabiliteit kunnen beïnvloeden.

Conclusie

Optokoppelingen zijn nuttige apparaten die elektrische signalen tussen geïsoleerde circuits kunnen overbrengen met behulp van licht. Ze hebben veel voordelen, zoals het bieden van elektrische isolatie, het voorkomen van hoge spanningen, het verwijderen van elektrische ruis en het mogelijk maken van communicatie tussen onverenigbare circuits. Ze hebben ook enkele nadelen, zoals beperkte bandbreedte, ouderdomseffecten, variaties in prestaties en schakelsnelheid. Optokoppelingen hebben verschillende parameters en specificaties die hun geschiktheid voor verschillende toepassingen bepalen. Optokoppelingen worden breed gebruikt in krachtige elektronica, communicatie, meting, veiligheid en andere velden.