Оптронная пара – это электронный компонент, объединяющий светодиод и фотоприемник в одном корпусе. Основная задача – передача сигнала через оптическую изоляцию, исключая гальваническую связь между цепями. Напряжение на входе преобразуется в световой поток, который регистрируется фотодиодом или фототранзистором, восстанавливая сигнал на выходе без прямого электрического контакта.
Типичные параметры: входной ток светодиода 5–20 мА, выходной ток фотоприемника до 50 мА, скорость переключения от 1 мкс до 10 мс в зависимости от конструкции. Для стабильной работы рекомендуется ограничивать ток через светодиод резистором, рассчитываемым по формуле R = (Uin — Uf) / If, где Uf – падение напряжения на светодиоде (обычно 1.2–1.5 В).
Области применения включают гальваническую развязку в цепях с высоким напряжением, защиту микроконтроллеров от помех, передачу данных в промышленных интерфейсах. Например, в схемах управления силовыми ключами оптопара исключает пробой напряжения на управляющую логику. Для надежности выбирайте модели с коэффициентом передачи тока (CTR) не менее 50–100% и проверяйте температурную стабильность в документации.
Изоляция сигналов с помощью оптопары
Оптронные пары предотвращают прямое электрическое соединение между цепями, передавая данные через свет. Входной светодиод преобразует электрический сигнал в оптический, а фотоприемник на выходе – обратно в электрический. Между ними – диэлектрический барьер, исключающий гальваническую связь.
Ключевые параметры изоляции
Сопротивление изоляции достигает 1012 Ом, пробивное напряжение – до 10 кВ. Для импульсных помех критичен параметр dV/dt – у качественных моделей он превышает 25 кВ/мкс. Паразитная емкость между входом и выходом не превышает 1 пФ.
Рекомендации по применению
Для цифровых сигнаров выбирайте оптопары с быстродействием от 1 Мбит/с (например, 6N137). В аналоговых схемах используйте линейные модели типа IL300 с коэффициентом передачи 0,8–1,2. Минимизируйте длину проводников между оптопарой и микросхемами – наводки снижаются на 30% при длине трасс до 10 мм.
Применение оптопар в современной электронике
Оптроны используют для гальванической развязки в импульсных блоках питания, предотвращая пробой высокого напряжения на управляющие цепи. Например, в компьютерных БП серии ATX развязка через PC817 защищает микросхемы ШИМ от помех.
Промышленная автоматизация
В контроллерах Siemens S7-1200 оптронные барьеры типа 6N137 изолируют цифровые входы от датчиков, работающих при 24 В. Это исключает ложные срабатывания при наводках в протяженных кабельных линиях.
Медицинское оборудование
Аппараты ИВЛ используют HCPL-4562 для передачи сигналов между высоковольтной частью и управляющей платой. Класс изоляции 5 кВ гарантирует безопасность пациента при пробое.
В автомобильных CAN-шинах оптроны IL717 обеспечивают помехозащищенную передачу данных между блоками с разным потенциалом, например, при коммутации реле 12 В и процессора 3.3 В.
