Что нужно знать об оптопарах — основные понятия и характеристики

Поскольку в основе оптопар используется оптоэлектронная технология, они обеспечивают надежный бесконтактный способ электрической изоляции, который обладает многочисленными преимуществами по сравнению с традиционным подходом, предполагающим применение электромеханических компонентов, таких как реле. Среди ключевых преимуществ — отсутствие износа при эксплуатации, относительно низкая себестоимость изделий, минимальное необходимое пространство на плате, устойчивость к воздействию электромагнитных помех, высокая надежность и длительный срок службы.

По существу оптопары устроены следующим образом. Оптический излучатель (обычно светодиод, излучающий в ближней ИК-области) располагается так, что он может передавать световые сигналы через небольшой воздушный зазор оптическому приемнику (обычно это фоторезистор, фототранзистор или простой фотодиод), размещенному напротив него. Это позволяет передавать сигналы, в то же время поддерживая необходимую гальваническую изоляцию между элементами схемы, работающими при высоком и низком напряжении. Благодаря этому достигается полная эффективность работы системы и одновременная защита от возможных повреждений в результате воздействия импульсных помех и применения токовых петель, что в противном случае может приводить к выходу из строя важных компонентов.

В излучателях оптопар обычно используется арсенид галлия (GaAs), который служит основным материалом для изготовления оптоэлектронных устройств на протяжении многих десятилетий. Однако в настоящее время некоторые производителей применяют арсенид галлия-алюминия (GaAlAs), поскольку излучатели на основе этого технологического процесса обладают существенно меньшим энергопотреблением и большим сроком службы. В некоторых случаях может требоваться работа устройства в двухканальном режиме; при этом в одном корпусе размещаются два излучателя и два фотоприемника. Иногда предусматривается применение счетверенных оптопар с четырьмя излучателями и четырьмя фотоприемниками.

Для экономии ценного пространства на печатной плате современные оптопары выпускаются в миниатюрных корпусах. Среди новых вариантов, уже доступных на рынке, устройства в компактных корпусах SO8, миниатюрных плоских корпусах MFSOP и низкопрофильных корпусах SO6L.

В зависимости от конструкции и различных других параметров оптопары рассчитаны на эксплуатацию при значениях напряжения, не превышающих определенных значений. По существу, это максимальное напряжение, которое может быть приложено к устройству при условии сохранения электрической изоляции. Оно может достигать нескольких тысяч вольт.

Поскольку в современных цепях требуется высокая производительность работы, требования к полосе пропускания используемых в них оптопар также сильно возросли. Часто требуется скорость передачи до десятков Мбит/с. В ряде случаев оптопары должны работать в соответствии с распространенными стандартами последовательных интерфейсов (I²C, RS232, CAN и т. п.).

Коэффициент передачи оптопары по току — это просто отношение тока на выходе устройства к току на его входе. Это значение позволяет установить зависимость выходного тока от соответствующего входного тока. Значения, указываемые в технических характеристиках оптопар, охватывают широкий диапазон возможностей в соответствии с типами устройств и сферами их применения.

В следующей технической публикации рассматривается, как новое поколение оптопар, появляющееся на рынке, позволяет решать множество задач, возникающих в отрасли, и способствует полной реализации прогнозов роста, упомянутых выше.