Optoacopladores: tipos y aplicaciones

Los optoaisladores u optoacopladores consisten en un dispositivo emisor de luz y un dispositivo sensible a la luz, todos empacados en un solo paquete, pero sin conexión eléctrica entre los dos, solo un haz de luz. El emisor de luz es casi siempre un LED. El dispositivo sensible a la luz puede ser un fotodiodo, un fototransistor o dispositivos más esotéricos como tiristores, TRIAC, etc.

Muchos equipos electrónicos hoy en día utilizan un acoplador óptico en el circuito. Un acoplador opcional o, a veces, llamado aislador opcional permite que dos circuitos intercambien señales mientras permanecen aislados eléctricamente. Esto generalmente se logra mediante el uso de luz para transmitir la señal. El diseño del circuito del acoplador opcional estándar utiliza un LED que brilla en un fototransistor; este suele ser un transistor npn, no uno pnp. La señal se aplica al LED, que luego brilla en el transistor en el IC.

La luz es proporcional a la señal, por lo que la señal se transfiere al fototransistor. Los acopladores opcionales también pueden venir en algunos módulos como SCR, fotodiodos, TRIAC de otros interruptores de estado sólido como salida y lámparas incandescentes, bombillas de neón o cualquier otra fuente de luz.

El más utilizado es un optoacoplador MOC3021 y una combinación de tipo diac LED. Este IC está interconectado con un microcontrolador y un LED está conectado en serie al IC, que se enciende para indicar un pulso lógico alto del microcontrolador para que podamos saber que la corriente fluye en el LED interno del opto-IC. Cuando se da un nivel lógico alto, la corriente fluye a través del LED del pin 1 al 2. Entonces, en este proceso, la luz del LED cae sobre el DIAC, lo que hace que se cierren 6 y 4. Durante cada medio ciclo, la corriente fluye a través de la compuerta, la serie resistencia y a través del opto-diac para que el tiristor/triac principal se dispare para que la carga funcione.

El optoacoplador generalmente se encuentra en el circuito de fuente de alimentación conmutada de muchos equipos electrónicos. Se conecta entre la sección primaria y la sección secundaria de las fuentes de alimentación. La aplicación o función del optoacoplador en el circuito es:

1. Monitorear alto voltaje
2. Muestreo de voltaje de salida para regulación
3. Micrófono de control del sistema para encendido/apagado
4. Aislamiento de suelos

Este es el principio utilizado en Opto-Diacs. Los Opto-Diacs están disponibles como circuitos integrados y se pueden implementar usando un circuito simple.

Simplemente suministre un pequeño pulso en el momento adecuado al diodo emisor de luz en el paquete. La luz producida por el LED activa las propiedades sensibles a la luz del diac y se enciende la alimentación. El aislamiento entre los circuitos de alta y baja potencia en estos dispositivos conectados ópticamente suele ser de varios miles de voltios.

Descripción del pin Opto-Diacs:

4 acopladores ópticos diferentes disponibles

1.MOC3020

Está disponible en DIP de 6 pines como se muestra en la figura:

MOC3020 principio de funcionamiento:

Los MOC3020 están diseñados para interactuar entre los controles electrónicos y el triac de potencia para controlar cargas resistivas e inductivas para operaciones de Vac. El principio utilizado en el optoacoplador es que los MOC están rápidamente disponibles en forma de circuito integrado y no requieren circuitos muy complejos para operarlos. Simplemente dé al LED en el paquete un pequeño pulso en el momento adecuado. La luz producida por el LED activa las propiedades sensibles a la luz del diac y se enciende la alimentación. El aislamiento entre los circuitos de alta y baja potencia en estos dispositivos conectados ópticamente suele ser de unos pocos miles de voltios.

Características MOC3020:

• Salida del controlador foto-TRIAC de 400 V
• Fuente infrarroja de diodo de arseniuro de galio y conductor triac de silicio acoplado ópticamente
• Alto aislamiento – 500 Vpk
• Controlador de salida diseñado para 220 Vac
• DIP de plástico estándar de 6 pines
• Directamente intercambiable con Motorola MOC3020, MOC3021 y MOC3022

Aplicaciones típicas de MOC3020:

• Controles de solenoide/válvula
• Balastos de lámpara
• Interfaz de microprocesadores a periféricos de 115/240 Vac
• Controles del motor
• Dimmers para lámparas incandescentes

Aplicación de MOC3020:

El circuito que se muestra a continuación es un circuito típico utilizado para el control de carga de CA desde el microcontrolador, se puede conectar un LED en serie con MOC3021, LED para indicar cuándo el microcontrolador proporciona un nivel alto para que podamos saber que la corriente fluye en el interior LED del optoacoplador. La idea es utilizar una válvula de potencia cuya activación requiera corriente alterna en lugar de tensión continua. Así es como la red eléctrica estamos tratando de hacer funcionar la lámpara y no se necesita alimentación externa. Para cambiar la corriente alterna a la lámpara, necesitamos usar un triac optoacoplado, una lámpara y un diac se muestran en el circuito a continuación. Se dice que un triac es un interruptor controlado por corriente alterna. Tiene tres terminales M1, M2 y una puerta. Un TRIAC, la carga de la lámpara y el voltaje de suministro están conectados en serie. Cuando el suministro se enciende en el ciclo positivo, la corriente fluye a través de la lámpara, las resistencias, el diac y la compuerta y llega al suministro, luego solo la lámpara brilla durante este medio ciclo directamente a través de las terminales M2 y M1 del triac. En un medio ciclo negativo, se repite lo mismo. Así, la lámpara brilla en ambos ciclos de forma controlada en función de los pulsos de disparo en el optoaislador, como se muestra en el siguiente gráfico. Si se le da a un motor en lugar de a una lámpara, se controla la potencia, lo que da como resultado el control de la velocidad.

2.MOC3021

MOC3021 es un optoacoplador diseñado para activar TRIACS. Usando esto, podemos disparar en cualquier parte del ciclo, por lo que podemos llamarlos optoacopladores distintos de cero. Los MOC3021 se usan mucho y se pueden obtener fácilmente de muchas fuentes. Está disponible en DIP de 6 pines como se muestra en la figura.

Descripción de pines:

Pin 1: Ánodo

Pin 2: cátodo

Pin 3: Sin conexión (NC)

Clavija 4: terminal principal

Pin 5: Sin conexión (NC)

Clavija 6: terminal principal

Características:

• Salida de controlador foto-triac de 400 V
• Fuente infrarroja de diodo de arseniuro de galio y controlador triac de silicio acoplado ópticamente
• Alto aislamiento 7500 V pico
• Controlador de salida diseñado para 220 Vac
• DIP de plástico estándar de 6 pines

Hay muchas aplicaciones para el MOC3021, como controles de solenoides/válvulas, balastos de lámparas, interfaz de microprocesadores con periféricos de 115/240 VCA, controles de motores y atenuadores de lámparas incandescentes.

Aplicación de MOC3021:

En el circuito a continuación, el más utilizado es un optoacoplador MOC3021 con una combinación de tipo LED diac. Además, cuando se usa con microcontrolador y LED, se puede conectar en serie con MOC3021, LED para indicar cuándo el microcontrolador proporciona un nivel alto para que podamos saber que la corriente fluye en el optoacoplador interno LED. Cuando se da un nivel lógico alto, la corriente fluye a través del LED del pin 1 al 2. Entonces, en este proceso, la luz del LED cae sobre el DIAC, lo que hace que se cierren 6 y 4. Durante cada medio ciclo, la corriente fluye a través de la compuerta, la serie resistencia y a través del opto-diac para que el tiristor/triac principal se dispare para que la carga funcione.

3.MCT2E

Aquí hay un video sobre el optoacoplador MCT2E

La serie MCT2E de dispositivos optoacopladores consta cada uno de un LED infrarrojos de arseniuro de galio y un fototransistor NPN de silicio. Están empaquetados en un paquete DIP de 6 pines y están disponibles con un amplio espacio entre cables.

Pin 1: Ánodo.

Pin 2: cátodo.

Pin 3: Sin conexión.

Pin 4: Transmisor.

Pin 5: Coleccionista.

Alfiler 6: Base.

Características:

• Tensión de prueba de aislamiento 5000 VRMS
• Interfaces con familias lógicas comunes
• Capacidad de acoplamiento de entrada-salida < 0,5 pF
• Paquete de 6 pines en línea dual estándar de la industria
• Cumple con la Directiva RoHS 2002/95/EC

El optoacoplador se encuentra comúnmente en el circuito de fuente de alimentación de conmutación, control de relé de lectura, controles industriales, entradas lógicas digitales y en muchos equipos electrónicos.

Aplicación de MCT2E:

Es una combinación de 1 LED y un transistor. El pin 6 del transistor generalmente no se usa y cuando la luz cae sobre la unión base-emisor, cambia y el pin 5 se pone a cero.

• Cuando se da un cero lógico como entrada, la luz no cae sobre el transistor, por lo que no conduce, lo que da como salida un uno lógico.
• Cuando se da un 1 lógico como entrada, la luz cae sobre el transistor para que conduzca, lo que hace que el transistor se encienda y forma un cortocircuito que hace que la salida sea un cero lógico porque el colector del transistor está conectado a tierra.

4.MOC363

Los dispositivos MOC3063 consisten en diodos emisores de infrarrojos de arseniuro de galio acoplados ópticamente a detectores monolíticos de silicio que actúan como conductores de triacs de cruce por cero bilaterales. Este también es un DIP de 6 pines que se muestra en la figura:

Descripción de pines:

Alfiler 1: Ánodo

Alfiler 2: Cátodo

Alfiler 3: Sin conexión (NC)

Alfiler 4: Terminal principal

Alfiler 5: Sin conexión (NC)

Alfiler 6: Terminal principal

Características:

• Simplifica el control lógico de la alimentación de 115/240 Vac
• Voltaje de cruce por cero
• dv/dt de 1500 V/µs típico, 600 V/µs garantizado
• VDE reconocido
• Underwriters Laboratories (UL) Reconocido

Aplicaciones:

• Controles de solenoide/válvula
• Interruptores de potencia de estado sólido
• Controles de temperatura
• Controladores y arrancadores de motores de CA
• Controles de iluminación
• contactores electromagnéticos
• relé de estado sólido

Funcionamiento del MOC3063:

Del circuito tenemos un optoacoplador MOC3063 con una combinación tipo SCR LED. Además, al usar este optoacoplador con microcontrolador y se puede conectar un LED en serie con el LED MOC3063 para indicar cuando el microcontrolador da el nivel alto, para que podamos saber que la corriente está fluyendo en el optoacoplador interno del LED. Cuando el nivel lógico es alto, la corriente fluye a través del LED desde el pin 1 al 2. La luz del LED cae sobre el SCR, lo que hace que 6 y 4 se cierren solo cuando el voltaje de suministro cruza cero. Durante cada medio ciclo, la corriente fluye a través de la compuerta SCR, la resistencia en serie externa y a través del SCR para hacer que el tiristor/triac principal se dispare para que la carga al comienzo del ciclo de alimentación siga funcionando.

Aquí hay un video de la interfaz de un optoacoplador a un TRIAC