Osvaldo Barragán Hernández

Horario de clase: 9-10 am N. Control: 10051117

Optoacoplador Electrónico

Cuando se combina una fuente óptica (lo cual es un Led) con algún tipo de detector óptico (semiconductor) en un solo encapsulado, el dispositivo resultante es llamado optoacoplador, también conocido como optointerruptor, opto-aislador o aislador acoplado opticamente, fotoacoplador o fotoMOS, es una pieza o componente de un circuito eléctrico que transfiere energía eléctrica entre dos otras partes sin que les permita hacer una conexión directa es decir combina un dispositivo semiconductor formado por un fotoemisor, un fotoreceptor y entre ambos hay un camino por donde se transmite luz. Mientras los optoacopladores ofrecen un elemento de aislamiento similar a un componente de relé, a menudo son la mejor elección para los diseñadores de circuitos, ya que son más pequeños y encajan fácilmente en los sistemas de microcircuito utilizados en electrónica. Esta estructura produce un elemento que permite el acoplamiento de señales dos tipos de circuitos electrónicos independientes y totalmente aislados entre si, según el encapsulado de estos dispositivos pueden tener un aislamiento hasta de 3500 V. Todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP.

Funcionamiento.

Un optoacoplador es esencialmente un transmisor óptico y un receptor óptico conectado por una barrera no conductora. Utiliza un rayo de luz para transferir energía de un elemento de circuito a otro y puede manejar voltajes de entrada de hasta 7500 V. La barrera que separa los dos lados del optoacoplador está hecho de un vidrio transparente o polímero de plástico que no conduce la electricidad, pero conduce luz. El dispositivo físico real del optoacoplador está normalmente encerrado en una carcasa oscura, no conductora. Está fijado al circuito eléctrico a través de pequeños dientes metálicos y tiene orificios en cada extremo del pequeño gabinete para que pasen a través las conexiones de cables.

La señal de entrada es aplicada al fotoemisor y la salida es tomada del fotoreceptor. Los optoacopladores son capaces de convertir una señal eléctrica en una señal luminosa modulada y volver a convertirla en una señal eléctrica. La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida. Los fotoemisores que se emplean en los optoacopladores de potencia son diodos que emiten rayos infrarrojos (IRED) y los fotoreceptores pueden ser tiristores o transistores.

Cuando aparece una tensión sobre los terminales del diodo IRED, este emite un haz de rayos infrarrojo que transmite a través de una pequeña guía-ondas de plástico o cristal hacia el fotorreceptor. La energía luminosa que incide sobre el fotorreceptor hace que este genere una tensión eléctrica a su salida. Este responde a las señales de entrada, que podrían ser pulsos de tensión.

Este dispositivo que se compone de un diodo LED y un fototransistor, de manera de que cuando el diodo LED emite luz, ilumine el fototransistor y conduzca.

Estos dos elementos están acoplados de la forma más eficiente posible.

La corriente de salida IC del optocoplador (corriente de colector del fototransistor) es proporcional a la corriente de entrada IF (corriente en el diodo LED).

La relación entre estas dos corrientes se llama razón de transferencia de corriente (CTR) y depende de la temperatura ambiente.

A mayor temperatura ambiente, la corriente de colector en el fototransistor es mayor para la misma corriente IF (la corriente por el diodo LED).

La entrada (circuito del diodo) y la salida (circuito del fototransistor) están 100% aislados y la impedancia de entrada es muy grande (1013 ohms típico).

El optoacoplador es un dispositivo sensible a la frecuencia y el CTR disminuye al aumentar ésta.

Este elemento puede sustituir a elementos electromecánicos como relés, conmutadores. De esta manera se eliminan los golpes, se mejora la velocidad de conmutación y casi no hay necesidad de mantenimiento.

Aplicaciones.

Los optoacopladores son a menudo utilizados para separar dos elementos de circuito que operan con voltajes extremadamente diferentes. Esto evita daños a la parte que trabaja a un voltaje menor. También trabajan para evitar que los dos elementos se dañen por voltaje inverso o sobrecargas de energía. Debido a esta característica, los optoacopladores son mejor utilizados al asociarse con interruptores de encendido/apagado y la transferencia de datos digitales.

Los optoacopladores juegan un papel integral en muchos artículos comunes del hogar, tales como teléfonos, teléfonos celulares, circuitos de computadoras, módems de Internet e incluso el circuito eléctrico de la casa entera. Se han convertido en esenciales para televisores modernos conforme ha crecido la tecnología y la complejidad de los componentes digitales. Se utilizan ampliamente para separar las partes del circuito que manejan el receptor de cable, el rendimiento y la configuración de la pantalla.

Diferentes tipos de Optoacopladores:

Fototransistor: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un transistor BJT.

Fototriac: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un triac.

Fototriac de paso por cero: Optoacoplador en cuya etapa de salida se encuentra un triac de cruce por cero. El circuito interno de cruce por cero conmuta al triac sólo en los cruce por cero de la corriente alterna.

Concluyendo con la investigación los optoacopladores han sido pequeños dispositivos que son capaces de trabajar con altos voltajes para la protección de componentes integrantes del circuito electrónico, se conforma por un emisor de Luz óptico y un receptor óptico estos diminutos componentes están 100% aislados lo cual es una ventaja porque no existe variación o algo que interrumpa su funcionamiento.

Bibliografía.

http://www.unicrom.com/Tut_optoacoplador.asp http://www.ugr.es/~amroldan/enlaces/dispo_potencia/opto.htm

http://www.ehowenespanol.com/optoacopladores-sobre_152949/ http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Optoacopladores.php

http://www.itlalaguna.edu.mx/Academico/Carreras/electronica/opteca/OPTOPDF3_archivos/UNIDAD3TEMA1.PDF