Hoy en día, los optoacopladores son componentes electrónicos ubicuos que se encuentran en casi todos los dispositivos eléctricos y en la mayoría de las industrias. Desde su introducción hace más de 25 años, los aisladores de acoplamiento óptico, también conocidos como optoacopladores, optoacopladores u optoaisladores, han sido componentes esenciales para el aislamiento galvánico, el rechazo de ruido de bucle a tierra u otro aislamiento de interferencia de ruido inducido por EMI.
Diseñado con amplificadores de aislamiento analógico hermético de alto rendimiento
Resumen: Hoy en día, los optoacopladores son componentes electrónicos ubicuos que se encuentran en casi todos los dispositivos eléctricos y en la mayoría de las industrias. Desde su introducción hace más de 25 años, los aisladores de acoplamiento óptico, también conocidos como optoacopladores, optoacopladores u optoaisladores, han sido componentes esenciales para el aislamiento galvánico, el rechazo de ruido de bucle a tierra u otro aislamiento de interferencia de ruido inducido por EMI. La forma más básica de estos optoacopladores consiste únicamente en un emisor LED en el lado de entrada y un fotodetector bipolar en el lado de salida, separados por una película aislante de alta resistencia colocada entre los dos, en un pequeño paquete.
Inicialmente, estos optoacopladores se usaban principalmente en aplicaciones digitales. Eran notoriamente no lineales en la respuesta de entrada-salida y requerían técnicas de diseño creativo para que funcionaran en aplicaciones lineales. Lo que es menos conocido es que los optoacopladores lineales ahora también están disponibles. Las características como el tamaño pequeño, la alta confiabilidad y el bajo consumo de energía hacen que los optoacopladores sean muy populares entre los diseñadores digitales y también el componente elegido por los diseñadores analógicos.
El amplificador de aislamiento analógico hermético HCPL-7851 de Avago Technologies está disponible para aplicaciones de detección de voltaje o corriente analógica. Este amplificador de aislamiento analógico está diseñado para reemplazar los métodos tradicionales de medición de corriente, como los dispositivos de efecto Hall de bucle cerrado o abierto o los transformadores de corriente. Este informe técnico presenta optoacopladores herméticos lineales, como HCPL-7851, HCPL-785K o HCPL-7850. También comparamos y contrastamos el rendimiento de estos amplificadores lineales herméticos con tecnologías de la competencia, como dispositivos de efecto Hall y transformadores de corriente.
Amplificadores de aislamiento analógicos herméticos aislados ópticamente La familia HCPL-7851 de amplificadores de aislamiento analógicos herméticos está diseñada para realizar detección de voltaje o corriente lineal con un ancho de banda mínimo garantizado de 40 kHz. Un proceso de blindaje interno patentado está diseñado para permitir un alto rechazo de ruido de modo común (CMR) de 5 kV/μs a un voltaje de modo común de 1 kV. Se garantiza una no linealidad máxima del 0,8 % en todo el rango de temperatura de funcionamiento Mil-Std de -55 °C a 125 °C y un rango dinámico de entrada de escala completa de ±200 mV. La potencia total consumida por los amplificadores analógicos es muy baja. Las corrientes de polarización de reposo de entrada y salida son inferiores a 15,5 mA cada una. Este requisito de baja potencia permite el uso de técnicas de arranque para proporcionar una fuente de alimentación aislada. Todos estos amplificadores analógicos aislados se basan en un convertidor de analógico a digital Sigma-Delta (ΣΔ) acoplado ópticamente a un convertidor de digital a analógico de salida integrado. Los amplificadores de aislamiento analógicos tienen un rechazo transitorio de modo común (CMR) muy alto. Esto se requiere a menudo en la electrónica moderna de control de motores de conmutación de alta velocidad. También proporciona un alto voltaje de aislamiento debido a la transmisión óptica de señales de entrada a salida. El voltaje es detectado por la entrada del amplificador de aislamiento a través de una resistencia de derivación externa de bajo valor en paralelo con el pin de entrada. La linealidad analógica está garantizada en un rango de entrada máximo de ±200 mV. El voltaje de salida de un amplificador de aislamiento es un voltaje de salida analógico proporcional al voltaje de entrada. En la Figura 1 se muestra un diagrama de bloques del amplificador de aislamiento.
La entrada se muestrea a alta velocidad a través de un amplificador diferencial estabilizado por chopper que forma parte del amplificador Σ-Δ. La detección de entrada muy rápida generalmente se logra con una frecuencia de muestreo de 6-10 MHz. Esta detección rápida garantiza que siempre se cumpla el criterio de Nyquist al detectar entradas con señales de alta frecuencia.
En funcionamiento, el modulador Σ-Δ convierte una señal de entrada analógica en un flujo de bits en serie de alta velocidad. El tiempo promedio de este flujo de bits es directamente proporcional a la señal de entrada. Este flujo de datos digitales se codifica y se transfiere ópticamente al circuito del detector. La señal detectada se decodifica, se convierte en señal analógica y se filtra para obtener la señal de salida final. La figura 2 muestra un circuito de aplicación típico.
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