🛠️ Los OPTOACOPLADORES

¿Qué son los optoacopladores?

👊 Se les conoce también como optoaisladores o dispositivos de acoplamiento óptico. Basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar señales de un circuito a otro sin conexión eléctrica, principalmente usados para pasar de nivel bajo a nivel alto de potencia por

su capacidad aisladora; los hay encapsulados DIP (Dual in Line Paket de 6,8, 16 terminales) y expuestos, los podemos ver en la siguiente imagen 👇. Son muy prácticos cuando se utilizan por ejemplo Microcontroladores, PLCs y PICs y/o PICAXE; si se quiere proteger un microcontrolador este dispositivo es una buena opción.

Optoacopladores

✋ Un aislador optoelectrónico contiene un diodo emisor de radiación infrarroja IRED (Infra Red Emision Diode) y un fotodetector en el mismo encapsulado, dispuestos de tal forma que la energía radiada desde el IRED esté acoplada de manera eficiente con el dieléctrico y el material que los

rodea; además, éste proporciona protección contra la luz ambiental al dispositivo fotodetector. Existen dos topologías de construcción: coplanaria y cara a cara, como se puede observar en la siguiente 👇 imagen.

Topología coplanar y cara a cara

Funcionamiento de los optoacopladores

💢 Ya que no hay conexión eléctrica entre la entrada y la salida, el emisor de Arsenio de galio y detector de silicio no pueden revertir sus funciones; una señal es capaz de pasar a través del aislador en una sola dirección en un grado determinado por la capacitancia de entrada-salida del paquete y sus características dieléctricas; el dispositivo no responde a las señales de entrada de modo común y proporciona protección a la circuitería de entrada y salida del circuito.

💥 La determinación de la capacidad de un aislador para pasar eficientemente una señal deseada se conoce comúnmente como Relación de Transferencia de Corriente. Esta depende de la eficiencia de radiación del IRED, la separación entre el IRED y su detector, el área de incidencia, el poder de amplificación y la sensibilidad del detector; además, está sujeta a la linealidad de ambos componentes o chips, causando una función de transferencia más bien compleja que debe ser evaluada estrechamente

cuando se usa en condiciones no especificadas y la rigidez dieléctrica de los materiales aislantes.

💣 Una propiedad importante de los optoacopladores es el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida, ver las dos imágenes siguientes 👇.

Circuito típico con optoacoplador

Encapsulado estándar de optoacopladores

Tipos de optoacopladores

👷 Existen varios dispositivos optoacopladores; la diferencia existe en los dispositivos de salida que se insertan en el componente . Existen en el mercado los siguientes tipos:

• Fototransistor: se compone de un emisor de luz a la entrada (fotoemisor), con una etapa de salida formada por un transistor BJT (ver siguiente imagen 👇).

Optotransistor (símbolo)

• Fototransistor con arreglo "Darlington": se compone de un emisor de luz a la entrada (fotoemisor), con una etapa de salida formada por un optotransistor, un transistor BJT en acoplamiento Darlington, ver siguiente imagen 👇.

Optotransistor en configuración Darlington

• Fototiristor: se compone de un emisor de luz a la entrada (fotoemisor) con una etapa de salida formada por un tiristor activado por luz, de mucha utilidad en circuitos de control con corriente alterna y entre los que tenemos principalmente a los siguientes:

• Fototriac de paso por cero: (ver figura siguiente 👇) tiene un emisor de luz a la entrada (fotoemisor) y en la etapa de salida se encuentra un TRIAC de cruce por cero (cuenta con una especie de disparador de shmit que evita el rebote).

El circuito interno de cruce por cero conmuta al TRIAC sólo en los cruces por cero de la corriente alterna. Por ejemplo, el Motorola MOC3041.

Fototriac

• Optotiristor FOTOSCR: diseñado para aplicaciones donde sea preciso un aislamiento (alta resistencia eléctrica) entre una señal lógica (circuito de control) y un circuito de fuerza conectado a la red. El emisor luminoso activa la compuerta de diodo controlado de silicio, como podemos observar en la siguiente figura 👇.

Foto SCR

• Componentes separados o acoplamiento expuesto: sus componentes se encuentran separados o juntos, son utilizados como interruptores ópticos o de distancia, ya que el emisor y el detector se encuentran o bien separados o en la misma dirección; es decir, de forma paralela, su funcionamiento se basa en la capacidad de reflexión. A los primeros también se les conoce como ranurados, los podemos ver en las dos figuras siguientes 👇.

Optotransistor de encapsulado ranurado

Optotransistor de encapsulado paralelo

💥 El siguiente diagrama de bloques (figura siguiente 👇) explica la conexión de un sistema digital a una etapa de potencia mediante el uso de un optoacoplador.

Diagrama de bloques para interconexión de un sistema digital y un sistema de potencia

💢 A continuación se presenta una recomendación de Motorola (ver siguiente figura), uno de los fabricantes más importantes de circuitos integrados, para la aplicación de optoacopladores.

Optoisolator (Triac Driver) Application Circuits 

Optoisolador (Triac Driver)

Escrito por Archie Tecnology