광커플러 튜토리얼

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광커플러 튜토리얼

광 커플러 는 감광성 광학 인터페이스를 통해 두 개의 개별 전기 회로를 상호 연결하는 전자 부품입니다.

광 커플러 는 저전압 디지털 또는 제어 회로와 대용량 전자 장치 간의 인터페이스로 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있는 전자 부품입니다.

우리는 변압기에 대한 튜토리얼을 통해 변압기가 강압(또는 승압) 전압을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 1차측의 더 높은 전압과 2차측의 더 낮은 전압 사이에 "전기적 절연"도 제공한다는 것을 알고 있습니다.

즉, 변압기는 전자기 결합을 사용하여 1차 입력 전압과 2차 출력 전압을 분리하며 이는 적층 철심 내에서 순환하는 자속을 사용하여 달성됩니다.

그러나 광커플러 라고 하는 매우 일반적이고 귀중한 전자 부품을 사용하여 빛만 사용하여 입력 소스와 출력 부하 사이에 전기적 절연을 제공할 수도 있습니다 .

 

광절연체라고도 알려진 광커플러 의 기본 설계는 적외선을 생성하는 LED와 방출된 적외선 빔을 감지하는 데 사용되는 반도체 감광 장치로 구성됩니다. LED와 감광 장치는 모두 그림과 같이 전기 연결을 위한 금속 다리가 있는 차광 본체 또는 패키지에 들어 있습니다.

광 커플러 또는 광 절연체는 발광기, LED 및 단일 광 다이오드, 광 트랜지스터, 광 저항, 광 SCR 또는 광 TRIAC일 수 있는 감광 수신기로 구성됩니다. 광커플러는 이해하기 매우 간단합니다.

광트랜지스터 광커플러

 

그림과 같이 광트랜지스터 장치를 가정합니다. 소스 신호의 전류는 전기 신호에 비례하는 강도의 적외선을 방출하는 입력 LED를 통과합니다.

이 방출된 빛은 포토 트랜지스터의 베이스에 떨어져 스위치를 켜고 일반 바이폴라 트랜지스터와 유사한 방식으로 전도합니다.

LED 적외선 에너지에 대한 최대 감도를 위해 포토 트랜지스터의 기본 연결을 열어두거나(연결되지 않음) 스위칭 감도를 제어하기 위해 적합한 외부 고값 저항기를 통해 접지에 연결하여 보다 안정적이고 잘못된 오류에 대한 저항력을 높일 수 있습니다. 외부 전기 노이즈 또는 과도 전압에 의해 트리거됩니다.

LED에 흐르는 전류가 차단되면 적외선 방출이 차단되어 포토 트랜지스터의 전도가 중단됩니다. 포토 트랜지스터는 출력 회로의 전류를 전환하는 데 사용될 수 있습니다. LED와 감광 장치의 스펙트럼 응답은 유리, 플라스틱 또는 공기와 같은 투명한 매체에 의해 분리되어 밀접하게 일치합니다. 광커플러의 입력과 출력 사이에 직접적인 전기 연결이 없기 때문에 최대 10kV의 전기 절연이 달성됩니다.

광커플러는 네 가지 일반 유형으로 제공되며 각 유형에는 적외선 LED 소스가 있지만 서로 다른 감광 장치가 있습니다. 4개의 광커플러는 아래와 같이 Photo-transistor , Photo-darlington , Photo-SCR 및 Photo-triac 이라고 합니다 .

다양한 광커플러 유형

 

포토 트랜지스터 및 포토 달링턴 장치는 주로 DC 회로에 사용되는 반면, 포토 SCR 및 포토 트라이악을 사용하면 AC 전원 회로를 제어할 수 있습니다. LED-포토다이오드, LED-LASER, 램프-포토레지스터 쌍, 반사형 및 슬롯형 옵토커플러와 같은 다양한 종류의 소스-센서 조합이 있습니다.

간단한 집에서 만든 광커플러는 개별 구성 요소를 사용하여 구성할 수 있습니다. LED와 포토 트랜지스터는 그림과 같이 단단한 플라스틱 튜브에 삽입되거나 열수축 튜브에 넣어집니다. 이 집에서 만든 광커플러의 장점은 튜브를 원하는 길이로 절단할 수 있고 모서리를 따라 구부릴 수도 있다는 것입니다. 분명히 내부에 반사가 있는 튜브를 사용하는 것이 짙은 검정색 튜브보다 더 효율적일 것입니다.

집에서 만든 광커플러

광커플러 애플리케이션

광커플러 및 광절연체는 단독으로 사용하거나 Arduino 또는 마이크로 컨트롤러의 신호와 같은 저전압 제어 신호 사이에 필요한 전기 절연을 제공하는 트랜지스터 및 트라이액과 같은 다양한 다른 대형 전자 장치를 전환하는 데 사용할 수 있습니다. 훨씬 더 높은 전압 또는 주 전류 출력 신호.

 

광 커플러의 일반적인 응용 분야에는 마이크로프로세서 입력/출력 스위칭, DC 및 AC 전원 제어, PC 통신, 신호 절연, 전류 접지 루프로 인해 문제가 있는 전원 공급 장치 조정 등이 포함됩니다. 전송되는 전기 신호는 아날로그(선형) 또는 디지털(펄스).

이 애플리케이션에서는 옵토커플러를 사용하여 스위치 작동이나 다른 유형의 디지털 입력 신호를 감지합니다. 이는 감지되는 스위치나 신호가 전기적으로 잡음이 많은 환경에 있는 경우 유용합니다. 출력은 외부 회로, 조명을 작동하는 데 사용하거나 PC 또는 마이크로프로세서에 대한 입력으로 사용할 수 있습니다.

광트랜지스터 DC 스위치

 

이 예에서는 외부에 연결된 270kΩ 저항을 사용하여 포토 트랜지스터 기본 영역의 감도를 제어합니다. 선택한 포토 커플러 장치와 필요한 스위칭 감도의 양에 맞게 저항기의 값을 선택할 수 있습니다. 커패시터는 광트랜지스터 베이스를 잘못 트리거하는 원치 않는 스파이크나 과도 현상을 중지합니다.

DC 신호 및 데이터를 감지하는 것 외에도 Opto-triac 아이솔레이터를 사용하여 AC 전원 장비 및 메인 램프를 제어할 수도 있습니다. MOC 3020과 같은 광 결합 트라이액은 정격 전압이 약 400V이므로 직접 주 전원 연결에 이상적이며 최대 전류는 약 100mA입니다. 전력이 더 높은 부하의 경우, 광트리액을 사용하여 그림과 같이 전류 제한 저항기를 통해 다른 더 큰 트라이액에 게이트 펄스를 제공할 수 있습니다.

트라이액 애플리케이션

 

이러한 유형의 광커플러 구성은 램프 및 모터와 같은 AC 주 전원 부하를 제어하는 ​​데 사용할 수 있는 매우 간단한 솔리드 스테이트 릴레이 애플리케이션의 기초를 형성합니다. 또한 사이리스터(SCR)와 달리 트라이악은 제로 크로싱 감지 기능을 통해 주 AC 사이클의 양쪽 절반에서 전도가 가능하므로 유도성 부하를 전환할 때 과도한 돌입 전류 없이 부하가 최대 전력을 수신할 수 있습니다.

광커플러 및 광절연체는 전력 트랜지스터 및 트라이액과 같은 장치를 PC의 출력 포트, 디지털 스위치 또는 논리 게이트의 저전압 데이터 신호에서 제어할 수 있게 해주는 훌륭한 전자 장치입니다. 광 커플러의 가장 큰 장점은 입력 단자와 출력 단자 사이의 전기적 절연이 높아 상대적으로 작은 디지털 신호로 훨씬 큰 AC 전압, 전류 및 전력을 제어할 수 있다는 것입니다.

광커플러는 SCR(사이리스터) 또는 트라이액을 활용하는 광커플러와 함께 DC 및 AC 신호 모두에 사용할 수 있습니다. 광검출 장치는 주로 AC 전력 제어 애플리케이션용으로 설계되었기 때문입니다. 포토 SCR 및 포토 트라이액의 주요 장점은 AC 전원 공급 라인에 존재하는 모든 노이즈 또는 전압 스파이크로부터 완벽하게 격리할 뿐만 아니라 사용된 모든 전력 반도체를 보호하는 스위칭 및 돌입 전류를 줄이는 정현파의 제로 크로싱 감지입니다. 열 스트레스와 충격으로부터.