Optocoupleur: ses types et diverses applications dans les circuits DC / AC

L'opto-coupleur est un composant électronique qui transfère les signaux électriques entre deux circuits isolés. Optocoupleur également appelé opto-isolateur, photocoupleur ou isolateur optique.

Souvent dans les circuits, en particulier les circuits à basse tension ou très sensibles au bruit, l'optocoupleur est utilisé pour isoler les circuits afin d'éviter les risques de collision électrique ou pour exclure les bruits indésirables. Sur le marché commercial actuel, nous pouvons acheter un optocoupleur avec une capacité de tension de tenue d' entrée à sortie de 10 kV à 20 kV, avec une spécification de transitoires de tension de 25 kV / uS.

Structure interne de l'optocoupleur

C'est la structure interne de l'opto-coupleur. Sur le côté gauche, les broches 1 et 2 sont exposées, il s'agit d'une LED (diode électroluminescente), la LED émet une lumière infrarouge vers le transistor photosensiblesur le côté droit. Le photo-transistor commute le circuit de sortie par son collecteur et son émetteur, comme les transistors BJT typiques. L'intensité de la LED commande directement le photo-transistor. Étant donné que la LED peut être contrôlée par un circuit différent et que le photo-transistor peut contrôler différents circuits, deux circuits indépendants peuvent être contrôlés par optocoupleur. Aussi, entre le photo-transistor et la LED infrarouge, l'espace est en matériau transparent et non conducteur; il isole électriquement deux circuits différents. L'espace creux entre la LED et le photo-transistor peut être réalisé en utilisant du verre, de l'air ou un plastique transparent, l'isolation électrique est beaucoup plus élevée, généralement 10 kV ou plus.

Types d'optocoupleurs

Il existe de nombreux types différents d'optocoupleurs disponibles dans le commerce en fonction de leurs besoins et de leurs capacités de commutation. Selon l'utilisation, il existe principalement quatre types d'optocoupleurs disponibles.

1. Opto-coupleur qui utilise Photo Transistor.
2. Opto-coupleur qui utilise le transistor Photo Darlington.
3. Opto-coupleur qui utilise Photo TRIAC.
4. Opto-coupleur qui utilise Photo SCR.

Optocoupleur photo-transistor

Dans l'image supérieure, la construction interne est représentée à l'intérieur d'un optocoupleur photo-transistor. Le type de transistor peut être n'importe quoi, PNP ou NPN.

Le photo-transistor peut être de deux types supplémentaires en fonction de la disponibilité des broches de sortie. Sur la deuxième image à gauche, il y a une broche supplémentaire qui est connectée en interne avec la base du transistor. Cette broche 6 permet de contrôler la sensibilité du photo-transistor. Souvent, la broche est utilisée pour se connecter à la terre ou au négatif en utilisant une résistance de haute valeur. Dans cette configuration, les faux déclenchements dus au bruit ou aux transitoires électriques peuvent être contrôlés efficacement.

De plus, avant d'utiliser l'optocoupleur à base de photo-transistor, l'utilisateur doit connaître la valeur nominale maximale du transistor. PC816, PC817, LTV817, K847PH sont quelques optocoupleurs à base de photo-transistor largement utilisés. Photo - L'opto-coupleur à transistor est utilisé dans l'isolation liée au circuit CC.

Optocoupleur à transistor Photo-Darlington

Dans l'image supérieure, il y a deux types de symboles, la construction interne de l' optocoupleur à base de Photo-Darlington est représentée.

Darlington Transistor est une paire de deux transistors, où un transistor contrôle une autre base de transistor. Dans cette configuration, le transistor Darlington offre une capacité de gain élevée. Comme d'habitude, la LED émet une led infrarouge et commande la base du transistor de paire.

Ce type d'opto-coupleur est également utilisé dans le domaine lié aux circuits CC pour l'isolation. La 6ème broche qui est connectée en interne à la base du transistor, utilisée pour contrôler la sensibilité du transistor comme discuté précédemment dans la description du photo-transistor. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 sont quelques exemples d'opto-coupleur à base de photo-Darlington.

Optocoupleur Photo-TRIAC

Dans l'image du haut, la construction interne ou l' optocoupleur basé sur TRIAC est montré.

TRIAC est principalement utilisé là où une commande ou une commutation basée sur le courant alternatif est nécessaire. La led peut être contrôlée en utilisant DC, et le TRIAC utilisé pour contrôler AC. L'opto-coupleur fournit également une excellente isolation dans ce cas. Voici une application Triac. Les exemples d'opto-coupleur à base de photo-TRIAC sont IL420 , 4N35 etc. sont des exemples d'opto-coupleur à base de TRIAC.

Optocoupleur basé sur photo-SCR

SCR signifie redresseur contrôlé par silicium, SCR également appelé Thyristor. Dans l'image du haut, la construction interne d'un optocoupleur basé sur Photo-SCR est représentée. Identique aux autres optocoupleurs, la LED émet des infrarouges. Le SCR est contrôlé par l'intensité de la LED. Opto-coupleur basé sur photo-SCR utilisé dans les circuits liés au courant alternatif. En savoir plus sur Thyristor ici.

Quelques exemples d'opto-coupleurs à base de photo-SCR sont: - MOC3071, IL400, MOC3072 etc.

Applications de l'optocoupleur

Comme nous l' avons avant quelques Optocoupleur utilisé dans le circuit à courant continu et peu Optocoupleur utilisés dans les opérations liées AC. Comme l'optocoupleur ne permet pas de connexion électrique directe entre deux côtés, l' application principale de l'optocoupleur est d'isoler deux circuits.

De la commutation d'une autre application, comme lorsque le transistor peut être utilisé pour changer d'application, l'optocoupleur peut être utilisé. Il peut être utilisé dans diverses opérations liées au microcontrôleur où des impulsions numériques ou des informations analogiques sont nécessaires à partir d'un circuit haute tension, l'optocoupleur peut être utilisé pour une excellente isolation entre ces deux.

L'opto-coupleur peut être utilisé pour la détection AC, les opérations liées au contrôle DC. Voyons quelques applications des opto-transistors.

Optocoupleur pour la commutation du circuit CC:

Dans le circuit supérieur, un circuit optocoupleur basé sur un photo-transistor est utilisé. Il agira comme un interrupteur à transistor typique. Dans le schéma, un optocoupleur PC817 à base de photo-transistor à faible coût est utilisé. La led infrarouge sera contrôlée par le commutateur S1. Lorsque l'interrupteur sera activé, la source de batterie 9V fournira du courant à la LED via la résistance de limitation de courant 10k.L'intensité est contrôlée par la résistance R1. Si nous changeons la valeur et réduisons la résistance, l'intensité de la led sera élevée, ce qui rendra le gain du transistor élevé.

De l'autre côté, le transistor est un photo-transistor contrôlé par la led infrarouge interne, lorsque la led émet une lumière infrarouge, le phototransistor entrera en contact et le VOUT sera à 0 éteignant la charge connectée à travers lui. Il est nécessaire de se rappeler que selon la fiche technique, le courant de collecteur du transistor est de 50 mA. Le R2 fournit le VOUT 5v. Le R2 est une résistance pull-up.

Vous pouvez voir la commutation d'une LED à l'aide d'un opto-coupleur dans la vidéo ci-dessous…

Dans cette configuration, l'optocoupleur à base de photo-transistor peut être utilisé avec le microcontrôleur pour détecter des impulsions ou une interruption.

Optocoupleur pour détecter la tension alternative:

Ici, un autre circuit est montré pour détecter la tension alternative. La led infrarouge est contrôlée à l'aide de deux résistances de 100k. Les deux résistances 100k utilisées au lieu d'une résistance 200k sont pour une sécurité supplémentaire en cas de court-circuit. La LED est connectée à travers la ligne de prise murale (L) et la ligne neutre (N). Lorsque le S1 est enfoncé, la led commence à émettre une lumière infrarouge. Le phototransistor fait une réponse et convertit le VOUT de 5V en 0V.

Dans cette configuration, l'optocoupleur peut être connecté à travers un circuit basse tension tel qu'une unité de microcontrôleur où la détection de tension alternative est requise. La sortie produira une impulsion carrée de haut en bas.

A partir de maintenant, le premier circuit est utilisé pour contrôler ou commuter le circuit CC et le second est pour détecter le circuit CA et commander ou commuter le circuit CC. Ensuite, nous verrons le contrôle du circuit AC en utilisant un circuit DC.

Optocoupleur pour contrôler le circuit CA en utilisant la tension CC:

Dans le circuit supérieur La LED est à nouveau contrôlée par une batterie 9V à travers une résistance de 10k et l'état de l'interrupteur. De l'autre côté, un optocoupleur à base de photo-TRIAC est utilisé, qui contrôle la LAMPE AC à partir de la prise 220V AC. La résistance 68R est utilisée pour contrôler le BT136 TRIAC qui est contrôlé par le photo-TRIAC à l'intérieur de l'unité opto-coupleur.

Ce type de configuration est utilisé pour contrôler des appareils électriques utilisant des circuits basse tension. L'IL420 est utilisé dans le schéma supérieur qui est un optocoupleur à base de photo-TRIAC.

Autre que ce type de circuit, un optocoupleur peut être utilisé dans SMPS pour envoyer des informations de court-circuit ou de surintensité du côté secondaire vers le côté primaire.

Si vous voulez voir le CI optocoupleur en action réelle, vérifiez les circuits ci-dessous:

• Introduction à l'octocoupleur et à l'interfaçage avec ATmega8
• Compteur d'énergie prépayé utilisant GSM et Arduino
• Circuit de gradateur TRIAC télécommandé IR
• Éclairage d'urgence Raspberry Pi avec détecteur d'obscurité et de ligne d'alimentation CA
• Domotique télécommandée IR à l'aide du microcontrôleur PIC