Параметры и характеристики оптопар и оптоэлектронных интегральных микросхем

Различают два основных типа оптронов, предназначенных для использования в цепях гальванической развязки: оптопары и оптореле. Специальные виды оптронов резко отличаются от традиционных оптопар и оптоэлектронных микросхем. Мощность излучения, генерируемого светодиодом, и уровень фототока, возникающего в линейных цепях с фотоприемниками, прямо пропорциональны току электрической проводимости излучателя.

Наиболее линейны и тем самым пригодны для работы в аналоговых устройствах резисторные оптроны, затем — оптроны с приёмным фотодиодом или одиночным биполярным транзистором. Оптроны используются для гальванической развязки цепей — передачи сигнала без передачи напряжения, для бесконтактного управления и защиты.

Параметры и характеристики оптопар и оптоэлектронных интегральных микросхем

Эти оптопары характеризуются повышенной электрической прочностью. В качестве элементов гальванической развязки, оптроны применяются для связи блоков аппаратуры и защиты входных цепей измерительных приборов.

Рис. 11. Стабилизатор напряжения с контролирующим оптроном

Многочисленные требования предъявляются и к излучателям оптронов. Как правило, фотоприемники в оптронах работают при облученностях, очень далеких от пороговых, поэтому использование параметров Pф min и D оказывается практически бесполезным. Система параметров изделий оптронной техники базируется на системе параметров оптопар, которая формируется из четырех групп параметров и режимов.

Транзисторные и тиристорные оптопары

Диодные оптопары (рис. 6,а) в большой степени, чем какие-либо: другие приборы, характеризуют уровень оптронной техники. Транзисторные оптопары (рис. 6, c) рядом своих свойств выгодно отличаются от других видов оптронов. Важно, что при этом инерционность оптопары не очень велика и для многих случаев вполне допустима. Резисторные оптопары (рис. 6, d) принципиально отличаются от всех других видов оптопар физическими и конструктивно-технологическими особенностями, а также составом и значениями параметров.

Сложность проблемы заключается прежде всего в узком диапазоне линейности передаточной характеристики и степени этой линейности у диодных оптопар. К ним относятся, прежде всего, оптроны с открытым оптическим каналом. Оптроны и оптронные микросхемы эффективно применяются для передачи информации между устройствами, не имеющими замкнутых электрических связей.

При передаче информации оптроны используются в качестве элементов связи, и, как правило, не несут самостоятельной функциональной нагрузки. Круг применений оптронов с открытыми оптическими каналами обширен и разнообразен. Уже в 60-е годы оптроны подобного типа эффективно использовались для регистрации предметов и объектов. Ведущая роль в этом направлении отводится оптоэлектронным приборам и устройствам.

Рис. 5. К определению импульсных параметров оптопар

В энергетическом режиме оптроны используются в качестве вторичных источников ЭДС и тока. КПД оптронных преобразователей энергии невелик. Итак, оптопара является всего лишь русскоязычным синонимом термина «оптрон». Оптрон представляет собой изделие, состоящее из излучателя света, которым обычно является светодиод, и фотоприемника, связанных оптическим каналом и, как правило, объединенными в одном корпусе. Оптрон (или оптопара, как его стали называть в последнее время) конструктивно состоит из двух элементов: излучателя и фотоприемника, объединенных, как правило, в общем герметичном корпусе.

Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал. Они являются представителями соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

Оптроны с составными биполярными транзисторами или полевыми транзисторами используются в импульсных (ключевых, цифровых) устройствах, в которых линейность передачи не требуется. Оптроны с фототиристорами применяются для гальванической развязки схем управления от цепей управления.

Транзисторные или интегральные оптопары, как правило, применяются для гальванической развязки сигнальных цепей или цепей с малым током коммутации. Электрическая прочность (допустимое напряжение между входной и выходной цепями) зависит от конструктивного оформления прибора. Иногда производители выпускают специализированные семейства оптопар, соответствующие международным стандартам безопасности.

Рис. 6. Условные обозначения оптопар

Для борьбы с первым типом шумов в конструкцию оптопары вносят специальный экран. Второго типа шумов удается избежать правильно подобрав режимы работы оптопары. Главная область применения оптронов — оптическое, бесконтактное управление сильноточными и высоковольтными цепями. Достаточно эффективным является использование оптрона в источниках питания, как элемента системы контроля и регулирования, обеспечивая вторичным цепям источника полную развязку.

Четкая информация о подобных изменениях важна для оперативной защиты источников и потребителей энергии от электрических перегрузок. В данном устройстве оптрон находится в цепи стабилизации выходного напряжения. Ток светодиода оптрона определяется выходным напряжением, а фототранзистор оптрона включен между выводами EN/UV микросхемы и ее истоком. Там же был предложен и термин «оптрон», образованный как сокращение от английского «optical-electronic device».

Поэтому. на первых порах оптрон оставался лишь интересным научным достижением не находящим применения в технике. К началу 70-х годов производство оптронов в ведущих странах мира превратилось в важную и быстро развивающуюся отрасль электронной техники, успешно дополняющую традиционную микроэлектронику. Принцип действия оптронов любого вида основан на следующем.

Что такое оптрон, какие существуют оптроны и оптопары, где применяются и как подключаются. Оптопары гальванической развязки выпускаются в корпусах DIP, SOP, SSOP, Mini flat-lead. Важнейшим является параметр Uразв п max. Именно он определяет электрическую прочность оптопары и ее возможности как элемента гальванической развязки.