Optoacoplador (optoacoplador, opto-relé) - aplicação, classificação, parâmetros e características de trabalho. Optorelay em circuitos em um microcontrolador TTR por tipo de controle

A International Rectifier, desenvolvedora e fabricante de eletrônica de potência desde 1947, produz uma ampla gama de opto-relés para todos os tipos de aplicações. Os mais populares deles podem ser divididos nos seguintes grupos:

• Ação rápida (PVA, PVD, PVR);

• propósito geral (PVT);

• Potência média de baixa tensão (PVG, PVN);

• alta voltagem poderosa (PVX).

PVA33: relé rápido
para comutação de sinal

Série de relés CA PVA33 - unipolar, normalmente aberto. Projetado para fins gerais de comutação de sinais analógicos.

O princípio de operação do dispositivo é o seguinte (Fig. 1). A tensão aplicada na entrada do relé faz com que a corrente flua através do LED de arseneto de gálio (GaAlAs), o que leva a um brilho intenso deste último. O fluxo de luz entra no gerador fotovoltaico integrado (FGG), que cria uma diferença de potencial entre a porta e a fonte da chave de saída, traduzindo esta última em um estado de condução. Os MOSFETs de potência (HEXFET - tecnologia IR patenteada) são usados ​​como interruptores de saída de energia. Assim, o isolamento galvânico completo dos circuitos de entrada dos circuitos de saída é alcançado.

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As vantagens de tal solução em comparação com os relés eletromecânicos e reed convencionais são um aumento significativo na vida útil e na velocidade, uma redução nas perdas de energia e minimização das dimensões. Essas vantagens melhoram a qualidade dos produtos desenvolvidos para diversas aplicações, como multiplexação de sinais, equipamentos de teste automático, sistemas de aquisição de dados e outros.

O nível de tensão que o relé desta série é capaz de comutar está na faixa de 0 a 300 V (valor de pico) tanto de CA quanto de CC. Nesse caso, o nível mínimo é determinado (em corrente contínua) pela resistência do canal dos transistores de saída, cuja média é de cerca de 1 ohm (até um máximo de 20 ohms).

As características dinâmicas do dispositivo são determinadas pelo tempo liga-desliga, que é de cerca de 100 µs. Assim, a frequência de comutação garantida do relé pode atingir 500 Hz ou mais.

A frequência máxima do sinal comutado depende principalmente das características de frequência dos transistores utilizados e para comutadores MOS chega a centenas de quilohertz. Os relés são fornecidos em pacotes DIP de 8 pinos e estão disponíveis em duas versões: passante e montagem em superfície.

PVT312: relé de telecomunicações
propósito geral

relé fotoelétrico PVT312, unipolar, normalmente aberto, pode ser usado tanto em corrente contínua quanto em corrente alternada.

Este relé de estado sólido é especialmente projetado para aplicações de telecomunicações. série de relés PVT312L(com um sufixo "L") usam um circuito de limitação de corrente ativo que lhes permite suportar picos de corrente transitórios. O PVT312 está disponível em um pacote DIP de 6 pinos.

Aplicações: chaves de telecomunicações, gatilhos, circuitos de comutação em geral.

Os esquemas de conexão podem ser de três tipos (Fig. 2). No primeiro caso, duas chaves de microcircuito são conectadas em série. Isso permite, devido à simetria do circuito resultante, alternar a tensão alternada. Tal esquema é chamado de inclusão do tipo "A". O tipo "B" difere porque apenas uma das duas chaves do microcircuito é usada. Isso permite que você mude mais, no entanto, apenas corrente contínua. Na terceira opção (tipo “C”), as chaves são conectadas em paralelo, aumentando assim o valor máximo de corrente possível.

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PVG612: relé de baixa tensão de média tensão
alimentação CA

Série de relés fotoelétricos PVG612 - relés de estado sólido unipolares normalmente abertos. Os dispositivos compactos da série PVG612 são usados ​​para comutação isolada de correntes de até 1 A com tensões de 12 a 48 V CA ou CC.

Os relés desse tipo são interessantes porque são capazes de alternar correntes alternadas relativamente grandes (para um determinado tipo de dispositivo), mantendo a velocidade de operação inerente às soluções de transistores MOS.

PVDZ172N: média de baixa tensão
alimentação para corrente contínua

Os relés desta série (Fig. 3), ao contrário dos descritos acima, são projetados para alternar correntes de polaridade constante apenas com potência de até 1,5 A e tensão de até 60 V. Por exemplo, esses relés são usados ​​no controle de dispositivos de iluminação, motores, elementos de aquecimento, etc. .d.

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PVDZ172N estão disponíveis como pacotes DIP de 8 pinos, normalmente abertos, de polo único.

Outras aplicações possíveis incluem equipamentos de áudio, fontes de alimentação, computadores e periféricos.

PVX6012: para cargas pesadas

Para grandes cargas de baixa frequência, o IR oferece um relé fotoelétrico PVX6012(fig. 4) (monopolar, normalmente aberto). O dispositivo utiliza uma chave de saída baseada em um transistor bipolar de porta isolada (IGBT), o que permitiu obter uma baixa queda de tensão no estado aberto e baixas correntes de perda no estado fechado a uma velocidade operacional suficientemente alta (7 ms on/ 1ms desligado).

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O PVX6012 está disponível em um pacote DIP de 14 pinos, que, curiosamente, usa apenas quatro pinos - esta solução permite um melhor resfriamento do dispositivo.

As principais áreas de aplicação incluem: equipamentos de teste; controle e automação industrial; substituição de relés eletromecânicos; substituição de relés de mercúrio.

PVI: foto-isolador para
teclas de alta potência

Os dispositivos desta série não são relés no sentido próprio da palavra. Ou seja, eles não conseguem alternar fluxos de grande energia com a ajuda de pequenos. Eles fornecem apenas isolamento galvânico da entrada da saída, daí seu nome - um isolador fotovoltaico (Fig. 5).

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Por que precisamos de tal "nedorele"? O fato é que os dispositivos da série PVI geram uma tensão DC isolada eletricamente ao receber um sinal de entrada, o que é suficiente para acionar diretamente os portões de MOSFETs e IGBTs de alta potência. Na verdade, este é um opto-relé, mas sem chave de saída, para o qual o desenvolvedor pode usar um transistor separado que seja adequado para ele em termos de potência.

Os PVIs são ideais para aplicações que requerem comutação de alta corrente e/ou alta tensão com isolamento óptico entre o circuito de controle e os circuitos de carga de alta potência.

Além da série de isoladores PVI1050N contém duas saídas controladas simultaneamente, o que permite conectá-las em série ou em paralelo para fornecer um valor maior da corrente de controle (MOS) ou um valor maior da tensão de controle (IGBT). Assim, você pode realmente obter um sinal de saída de 10 V / 5 μA em série e 5 V / 10 μA em paralelo.

As duas saídas do PVI1050N também podem ser utilizadas separadamente, desde que a diferença de potencial entre as saídas não ultrapasse 1200 Vdc. A isolação entrada-saída é de 2500 Vdc.

Os dispositivos desta série estão disponíveis em pacotes DIP de 8 pinos e são usados ​​na organização do controle de cargas poderosas, conversores de tensão, etc.

PVR13: duplo relé rápido

A principal característica desta série é a presença de dois relés independentes em um invólucro (fig. 6), cada um dos quais pode ser ligado como tipo “A”, “B” ou “C” (para uma explicação dos tipos , consulte a descrição do PVT312 acima). Tensão máxima de comutação 100 V (DC/AC), corrente 300 mA. Caso contrário, este relé está próximo do PVA33 em termos de escopo e características e também se destina à comutação de sinais analógicos de média frequência (até centenas de quilohertz).

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Disponível em pacotes DIP de 16 pinos com cabos passantes.

As principais características dos relés optoeletrônicos IR são apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1. Parâmetros de Relés Optoeletrônicos IR

Aplicação de relés optoeletrônicos IR

Sistemas de controle. Nas interfaces ACS, um dos problemas urgentes é a organização da comunicação entre o controle e os circuitos comutados com o fornecimento de isolamento galvânico confiável. Ou seja, é necessário organizar a transmissão de informações (por exemplo, um sinal para um atuador) sem contato elétrico. Um dos primeiros dispositivos desse tipo foram os relés eletromecânicos, nos quais as informações eram transmitidas por meio de um campo magnético. No entanto, a presença de peças mecânicas levou a faíscas de contatos e baixa velocidade de tais sistemas.

A utilização de transmissão de sinal por fluxo de luz (relés optoeletrônicos) nas interfaces ACS (Fig. 7) em comparação com chaves eletromecânicas proporciona maior confiabilidade, velocidade de comutação, durabilidade, melhores indicadores de peso e tamanho; e a vantagem em comparação com os interruptores eletrônicos é a ausência de um ponto comum e a influência mútua dos circuitos durante a comutação.

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A presença de isolação galvânica no sistema de controle é uma das propriedades importantes da chave, pois permite criar fluxos de controle separados, o que, por sua vez, permite garantir a independência elétrica das zonas de informação e executivas do sistema. O isolamento galvânico óptico isola o equipamento de controle microeletrônico dos circuitos de alta corrente e alta tensão dos dispositivos periféricos, o que leva a um aumento na imunidade a ruídos, vida útil e redução no preço desses equipamentos.

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Outra função necessária em equipamentos de medição é a comutação dos modos de operação (faixa de medição, ganho, tipo de conexão, etc.), que antes era realizada mecanicamente. Por exemplo, para medir tensão, um voltímetro é conectado em paralelo ao circuito, enquanto para medir corrente, o equipamento de medição deve ser conectado em série com o circuito. Em alguns aparelhos, para implementar tal comutação, era necessário utilizar outra entrada, comutando mecanicamente a linha de medição. Isso é bastante inconveniente no caso de alteração frequente do parâmetro medido, portanto, o uso de relés optoeletrônicos pode resolver efetivamente esse problema, aumentando significativamente a conveniência de usar o dispositivo.

Por outro lado, em sistemas de aquisição de dados, a necessidade do uso de um opto-relé muitas vezes se deve à alta probabilidade de danificar os circuitos de entrada sensíveis dos equipamentos de medição (analógico-digital e conversores de frequência). Tal efeito indesejável pode ocorrer, por exemplo, devido ao grande comprimento dos condutores do conversor primário ao elemento de medição, o que contribui para a indução de interferência eletrostática. Além disso, tanto os transientes durante o ligar/desligar do equipamento quanto os erros em seu uso, por exemplo, a presença de um sinal de entrada de grande amplitude durante uma falha de energia, podem ter um impacto significativo.

Todos esses fatores levam à necessidade do uso de isolação galvânica. Um exemplo são os relés da série PVT312L com um circuito de supressão de corrente de ondulação ativa integrado, que pode ser efetivamente usado em dispositivos com condutores longos ou operando em ambientes eletromagnéticos difíceis (sistemas de monitoramento ambiental de plantas com fio, transdutores industriais).

Telecomunicações. O uso de um optorelay no campo das comunicações também é uma direção promissora. Existem vários recursos exclusivos que podem aproveitar os benefícios de um relé opto. Isso inclui isolação galvânica entre o modem e a linha telefônica para evitar danos causados ​​por descargas eletrostáticas (incluindo raios); implementação de funções específicas de equipamentos telefônicos (discagem por pulso e tom, conexão e detecção de status da linha), etc.

Conclusão

Nos últimos anos, tem havido uma tendência de aumento constante na demanda por relés optoeletrônicos IR. Os principais consumidores de relés de estado sólido são os gigantes industriais de nosso país - fabricantes de instrumentos e empresas de transporte, grandes corporações estatais Rostelecom, Rosatom, Russian Railways. Os fabricantes apreciam a conveniência e o alto desempenho dos relés de infravermelho para aplicações industriais.

Por outro lado, os requisitos de confiabilidade de equipamentos eletrônicos das indústrias militar e aeroespacial estão em constante crescimento. O assunto é muito relevante, o que requer soluções técnicas específicas que irão reduzir as falhas dos equipamentos durante a operação. Nenhum dos especialistas duvida que os relés de estado sólido possam melhorar a confiabilidade de equipamentos para fins especiais.

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Dispositivo de teste de opto-relé faça você mesmo

Outro dia precisei verificar o opto-relé em grandes quantidades. Ao montar este testador de relé de estado sólido em meia hora, com um mínimo de peças, economizei muito tempo testando optoacopladores.

Muitos radioamadores novatos estão interessados ​​em como verificar um optoacoplador. Tal questão pode surgir do desconhecimento do dispositivo deste componente de rádio. Se considerarmos a superfície, um relé optoeletrônico de estado sólido consiste em um elemento de entrada - um LED e um isolamento óptico que comuta o circuito.

Este circuito para verificar um optoacoplador é simples ao elementar. Consiste em dois LEDs e uma fonte de alimentação de 3V - uma bateria CR2025. O LED vermelho atua como um limitador de tensão e, ao mesmo tempo, é um indicador do funcionamento do LED do optoacoplador. O LED verde é usado para indicar a operação do elemento de saída do optoacoplador. Aqueles. se ambos os LEDs estiverem acesos, o teste do optoacoplador foi bem-sucedido.

O processo de verificação do opto-relé se resume a instalá-lo na parte correspondente do soquete. Este testador de relé de estado sólido pode testar optoacopladores DIP-4, DIP-6 e relés duplos DIP-8.
Abaixo, dou as posições do opto-relé nos soquetes do testador e o brilho dos LEDs correspondentes ao seu desempenho.

Um optorelé é um análogo eletrônico de um relé eletromecânico. O opto-relé de saída discreta é um analógico eletrônico de contato simples normalmente aberto (SPST_NO) ou normalmente fechado (SPST_NC). Condição normal nos termos acima, deve ser entendido como o estado inicial de um opto-relé não iluminado. Para o relé opto e a saída discreta correspondente, as tensões e correntes máximas permitidas do circuito executivo são sempre especificadas. Comparado com um optoacoplador, um opto-relé é geralmente usado para comutar circuitos de controle e sinalização de corrente relativamente alta.

A figura acima mostra a parte de saída de um opto-relé universal, que pode ser conectado de diferentes maneiras tanto ao circuito CC quanto ao circuito CA. A parte de entrada do opto-relé é um LED conectado no lado do controle através de isolação galvânica condutora de luz.

A conexão CA de um relé opto é geralmente chamada de conexão CA, conforme mostrado na figura abaixo. O circuito de saída do opto-relé AC é geralmente de dois fios. Esse opto-relé também funcionará em um circuito CC, enquanto a direção da corrente não importa. Nas figuras: U é a fonte de tensão e Rí é a resistência de carga.

Um circuito de saída de relé óptico de três fios também pode ser habilitado para um circuito CC, conforme mostrado na figura abaixo. Essa conexão CC para corrente contínua é mais ideal do que uma conexão CA, pois fornece uma resistência menor do estado fechado do circuito de saída do optoacoplador.

A conexão incorreta do opto-relé DC (se os pólos da fonte de tensão U estiverem invertidos na figura acima) corresponderá ao estado permanentemente fechado da saída do optoacoplador, pois um diodo de proteção no optoacoplador, não mostrado na figura, vai abrir. No entanto, a corrente máxima permitida deste modo deve sempre ser levada em consideração.

Esta saída é para passiva, porque não transmite energia elétrica ao circuito de saída. Esta saída altera sua resistência (alto-baixo), o que significa que requer que ela seja conectada a um circuito externo. fonte de voltagem ou atual para obter o correspondente sinal de controle binário. Por outro lado, um opto-relé, como componente eletrônico, é ativo, pois requer um influxo de energia para seu funcionamento.

Típica tempo de resposta o opto-relay é unidades de milissegundos. Durante tempo de resposta relé opto é uma mudança transitória impedância de saída opto-relé, e durante este tempo o opto-relé pode dissipar mais energia em alta corrente no circuito de controle. Para não superaquecer o opto-relé, ao controlar, não se deve permitir intervalos de tempo de comutação muito curtos - menores ou comparáveis ​​aos tempo de resposta.

Como os relés optoeletrônicos surgiram no mercado muito depois dos eletromecânicos, por algum tempo eles foram considerados no futuro como um substituto inevitável dos relés eletromecânicos para todas as ocasiões. Isso quase certamente não é o caso, e ambos os relés têm seus próprios nichos no mercado de componentes eletrônicos. Mas os optorelés acabaram sendo isentos de várias deficiências significativas que acompanham objetivamente os relés eletromecânicos. Consequentemente, naquelas aplicações onde essas deficiências eram críticas, os relés optoeletrônicos substituíram os eletromecânicos.

Vamos dar uma olhada rápida nessas deficiências:

1. Vida útil. Nos relés eletromecânicos, o fechamento e a abertura do circuito comutado ocorrem devido ao dobramento de uma placa metálica em miniatura sob a ação de um campo eletromagnético que ocorre quando a corrente flui pelo enrolamento de excitação (circuito de controle). Com o tempo, as propriedades mecânicas da placa mudam. Portanto, a vida útil dos relés eletromecânicos é limitada não tanto pelo tempo quanto pelo modo de operação, ou seja, pelo número total de comutações. Dependendo do tipo de relé e dos parâmetros dos sinais comutados, o número de comutações foi estimado em 105…107. O circuito comutado dos relés optoeletrônicos não possui partes mecânicas, portanto, o parâmetro “número de comutações” não tem significado prático.

2. Durante a operação de relés eletromecânicos, as características eletroquímicas do contato mudam (o contato "queima") e a resistência do contato fechado durante a vida útil pode mudar significativamente. Para um optorelay, este parâmetro praticamente não muda (nas mesmas condições de operação).

3. Os relés eletromagnéticos são caracterizados pelo ressalto do contato, ou seja, fechamento-abertura repetido do contato durante a comutação. Isso, em primeiro lugar, aumenta o nível de interferência eletromagnética no equipamento e, em segundo lugar, pode exigir medidas anti-rebote adicionais (por exemplo, em circuitos de contagem).

4. Em relés eletromagnéticos, o fechamento anormal do contato é possível sob a influência de efeitos de choque ou vibração. A ausência de contatos móveis mecânicos no opto-relé os torna mais resistentes a tais influências.

5. Uma vez que a comutação em relés eletromagnéticos ocorre sob a influência de um campo eletromagnético, é possível uma operação anormal de campos eletromagnéticos externos. Isso leva à necessidade de medidas de projeto adicionais, como espaçamento de relés adjacentes a uma distância segura, blindagem, etc.

6. Para relés eletromagnéticos, o ruído acústico é inevitável devido à operação dos contatos durante a operação.

Além do mais:

7. Em relés optoeletrônicos, o valor de corrente no circuito de controle necessário para fechar o circuito comutado é muito menor do que em relés eletromagnéticos. Consequentemente, o uso de um opto-relé em circuitos digitais é visivelmente simplificado.

8. Optorelay, em geral, é caracterizado por um tempo de resposta significativamente menor (fechamento e abertura).

9. Ceteris paribus, os relés optoeletrônicos são caracterizados por menor peso, dimensões e área ocupada na placa de circuito impresso.

Tecnologia de relé optoeletrônico
retificador internacional

O relé optoeletrônico Retificador Internacional, cuja estrutura é mostrada na Figura 1, inclui três unidades funcionais principais: um circuito de controle, uma matriz de células fotovoltaicas e uma chave de saída.

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O circuito de controle contém um LED que converte a corrente que flui através dele em radiação infravermelha. A luz infravermelha percorre uma certa distância na caixa do relé e atinge um conjunto de células fotovoltaicas, cada uma das quais converte a luz que a atinge em uma voltagem, que, por sua vez, controla o elemento que fecha a chave de saída.

Se nenhuma corrente fluir pelo circuito de controle, o LED não emite luz, a matriz fotovoltaica não gera tensão e a chave de saída abre o circuito de comutação.

O relé opto CA usa um triac como chave de saída. Uma característica de dispositivos desse tipo é que a abertura da chave de saída ocorre no momento em que a tensão no circuito comutado passa por zero. Portanto, o uso de relés em triacs em circuitos CC é muito difícil.

O opto-relé DC usa um único bipolar ou MOSFET como chave de saída.

Em opto-relés universais (comutação de corrente contínua e alternada), um par de MOSFETs ou IGBTs conectados por fontes é usado como uma chave.

Não há relés optoeletrônicos nos triacs da linha International Rectifier. Ao contrário dos comutadores triac, os comutadores MOSFET são caracterizados por uma dependência quase linear da queda de tensão no comutador aberto da corrente na carga (IL) ou, em outras palavras, pela constância da resistência do comutador fechado. Como chave de saída, são usados ​​MOSFETs feitos com a tecnologia HEXFET (patenteada pela International Rectifier) ​​ou transistores bipolares de porta isolada - IGBTs. Os MOSFETs duplos usados ​​em opto-relés universais são chamados de BOSFETs.

Opções para conectar relés optoeletrônicos

Observe que o Retificador Internacional produz apenas opto-relés normalmente abertos monopolares (caso contrário, Forma A), portanto, todas as opções de conexão referem-se a este tipo de relé.

No caso geral, os relés universais optoeletrônicos possuem 5 contatos envolvidos: 1 - mais circuitos de controle, 2 - menos circuitos de controle, 4 - dreno do transistor 1, 5 - fonte comum dos transistores 1 e 2, 6 - dreno do transistor 2.

Existem três tipos de conexão mostrados na Figura 2.

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A conexão A é usada para alternar cargas CA ou CC. Nesse caso, a corrente flui através do canal dreno-fonte de um transistor e do diodo de dreno do segundo. Quando a direção da corrente na carga muda, a direção da corrente em um par de transistores também muda de acordo. Se a fonte comum não for trazida para a saída externa do relé, então esta conexão permanece a única possível (série PVA).

A conexão B é usada apenas para comutar uma carga CC. Nesse caso, a corrente flui pelo canal dreno-fonte de um transistor e o segundo transistor não está envolvido.

A conexão C também é usada para comutar uma carga somente CC. Nesse caso, os drenos de um par de transistores são conectados por um jumper externo. Em seguida, a corrente flui pelos canais "fonte de dreno" dos dois transistores simultaneamente e a resistência do contato fechado é reduzida pela metade.

Linha de relés optoeletrônicos Retificadora Internacional

Se considerarmos a linha de relés optoeletrônicos do retificador internacional em transistores MOS, podemos definir três grupos principais:

1. Alta velocidade - o tempo de comutação não excede 200 µs. Isso inclui as séries PVA, PVD e PVR.

2. Potente de baixa tensão - o valor da corrente no circuito comutado é de 1 A, com uma resistência de contato fechado inferior a 0,5 Ohm. Estas são as séries PVG e PVN.

3. Uso geral - tempo de ativação de 2 ms ou mais, potência de comutação - até 150 W. Principalmente, é a série PVT.

Relés optoeletrônicos PVA series

A série PVA é composta por opto-relés unipolares, normalmente abertos. Os transistores BOSFET são usados ​​como chave de saída. Objetivo — comutação de sinais analógicos de corrente contínua e alternada. Todas as modificações estão disponíveis em pacotes com arranjo de pinos de fileira dupla: com o sufixo NS - para montagem em superfície (SMT-8), com o sufixo N - para montagem de saída (DIP-8). A opção de conexão é apenas A, pois a fonte comum dos transistores não está conectada no terminal externo do gabinete. As especificações são mostradas na tabela 1.

Tabela 1. Características técnicas do relé opto da série PVA

A vantagem indiscutível da série é sua alta velocidade. O PVA30xx é o mais alto, mas esses relés têm uma resistência de contato fechado muito alta e, como resultado, uma grande queda de tensão (até 8 V) no contato fechado.

Relés optoeletrônicos série PVD

A série PVD é um análogo dos relés PVA1352 e PVA1354 com uma opção de conexão C pré-implementada (ou seja, não um único transistor, mas um BOSFET na conexão C). As especificações para a série PVD são mostradas na Tabela 2.

Mesa 2. Características técnicas do relé opto da série PVD

Relés optoeletrônicos série PVR

Em termos de características técnicas e escopo de aplicação, esses dispositivos estão muito próximos dos relés optoeletrônicos PVAx3xx e são seu desenvolvimento posterior. Principais diferenças:

• estão disponíveis apenas em caixas para montagem de saída (DIP-16);
• dois relés unipolares independentes são montados em um invólucro;
• a fonte comum de transistores BOSFET é trazida para uma saída externa, portanto, é possível implementar não apenas a conexão de acordo com o esquema A, mas também de acordo com os esquemas B e C.

As especificações da série PVR são mostradas na Tabela 3.

Tabela 3 Características técnicas do relé opto da série PVR

Preste atenção ao fato de que os relés optoeletrônicos duplos, semelhantes ao PVR, às vezes são erroneamente referidos como "2 Form A". Vários circuitos de controle referem-se exclusivamente a eles como "Double 1 Form A". No entanto, se os circuitos de controle estiverem conectados em paralelo, obteremos um análogo do tipo "2 Forma A" de relés eletromagnéticos.

Relés optoeletrônicos PVG series

A série PVG é composta por opto-relés normalmente abertos, unipolares, com possibilidade de comutação de acordo com os esquemas A, B e C. Os relés são projetados para comutar sinais analógicos com tensão de até 60 V. Todas as modificações estão disponíveis nos casos com um arranjo de pinos de duas fileiras: com o sufixo S - para montagem em superfície ( SMT-6), sem sufixo - para montagem de saída (DIP-6).

As especificações para a série PVG são mostradas na Tabela 4.

Tabela 4 Especificações da série PVG Optorelay

Uma característica distintiva do opto-relé desta série são as altas correntes de carga combinadas com uma resistência razoavelmente baixa do contato fechado, o que fornece uma queda de tensão muito aceitável no contato. Principais aplicações: fontes de alimentação secundárias e sistemas de comutação, computadores, periféricos e equipamentos de áudio, relés de saída de controlador lógico programável e aplicações similares de automação industrial. A baixa queda de tensão no contato possibilita o uso de relés desta série também em sistemas de medição.

Notamos o surgimento do sufixo "A" - devido ao aumento do tempo de resposta, a resistência do contato fechado é reduzida, o que possibilitou aumentar a corrente em um valor aproximadamente igual à potência dissipada no contato.

Relés optoeletrônicos da série PVN

A série PVN é uma modificação da série PVG. A redução da tensão de operação para 20 V possibilitou aumentar a corrente de carga e reduzir a resistência do contato fechado. Esses opto-relés são os melhores da linha de retificadores internacionais em termos desses parâmetros e, portanto, fornecem a mínima queda de tensão no contato. A execução do caso da série PVN é semelhante à da série PVG.

As características técnicas da série PVN são apresentadas na tabela 5.

Tabela 5 Características técnicas do relé opto da série PVN

As possíveis áreas de aplicação são semelhantes às da série PVG, mas essas diferenças são mais significativas especificamente para sistemas de comutação de energia e sistemas de medição.

Relés optoeletrônicos PVT series

A série PVT é posicionada pelo fabricante como um opto-relé para aplicações de telecomunicações (daí a letra "T"). Mas é mais lógico formular o mesmo como um "opto-relé de uso geral".

As especificações para a série PVT são mostradas na Tabela 6.

Tabela 6 Características técnicas do relé opto da série PVT

Qual é a conclusão mais poderosa a ser tirada dos parâmetros fornecidos? Algo intermediário - "média de ouro". É difícil argumentar que os principais parâmetros do opto-relé: tensão operacional, corrente de carga, tempo de comutação, resistência de contato fechado são algo constante. E se o problema a ser resolvido determina requisitos aumentados para um dos parâmetros, isso é alcançado à custa de um ou mais dos restantes.

O fabricante oferece áreas de aplicação: modems, faxes, telefones (conexão, discagem por pulso), comutadores e multiplexadores de linha telefônica, controle de tensão de rede e, como resultado, "comutação geral" - "comutação em geral".

Voltando à série PVT, os produtos PVT322 e 422 (para todos os sufixos) contêm dois relés independentes em um invólucro. No entanto, colocá-los em um pacote de 8 pinos não permite a saída de uma fonte comum, portanto, é possível ligar apenas de acordo com o circuito A. Observe que a série PVR usava um pacote de 16 pinos e não havia tal limitação.

O novo sufixo "L" significa a introdução de circuitos limitadores de corrente adicionais: quando a corrente excede o nível limite, a resistência de contato aumenta e a corrente diminui, o que não impede a falha do relé.

Relé optoeletrônico PVX6012

O relé optoeletrônico PVX6012 é o único produto da linha que utiliza transistores IGBT como chave de saída. Isso permite alternar cargas de até 400 W DC e até 280 W AC. Os parâmetros técnicos são fornecidos na tabela 7.

Tabela 7 Especificações do opto relé PVX6012

Ao usar o PVX6012, deve-se ter em mente: os relés IGBT comutam, em comparação com o HEXFET, sinais de frequência mais baixa (até 20 kHz) e são mais críticos para carregar parâmetros.

Além disso, se for necessário comutar uma carga potente de alta tensão, podem ser usados ​​isoladores optoeletrônicos da série PVI. Ao contrário dos opto-relés considerados, eles incluem um circuito de controle e uma matriz de células fotovoltaicas (Fig. 1), mas não contêm uma chave de saída embutida, em vez da qual uma chave externa com os parâmetros necessários é conectada.

Comparação internacional de retificadores
com outros fabricantes

Os principais fabricantes mundiais de relés optoeletrônicos são Avago, Clare, Cosmo, Fairchild, NEC, Panasonic, Sharp, Toshiba. Uma comparação detalhada, e ainda mais a seleção de análogos, obviamente vai além do escopo desta revisão.

Faz sentido comparar em dois grupos (relés potentes de alta velocidade e baixa tensão). É óbvio que uma comparação dos parâmetros técnicos de um relé de uso geral fornecerá aproximadamente os mesmos resultados. Os componentes são comparados em termos de tensão operacional (300 V para alta velocidade e 60 V para baixa tensão potente). Depois disso, três parâmetros principais são comparados: corrente de carga, resistência de contato fechado e tempo de resposta. Os resultados da comparação são mostrados nas tabelas 8 e 9.

Tabela 8 Comparação de opto-relés de alta velocidade

Tabela 9 Comparação de opto-relés de baixa tensão e alta potência

Toshiba

Para o relé opto PVA3055, apenas a Clare possui um produto comparável. Outros fabricantes têm produtos comparáveis ​​ao PVA3324, porém, em termos de velocidade (principalmente se você fizer a soma de TON + TOFF), eles são significativamente inferiores à oferta do Retificador Internacional.

Como os fabricantes geralmente não indicam para qual opção de conexão os parâmetros são fornecidos, aceitamos a opção A como a mais rigorosa. Como base de comparação, tomamos PVG612A e PVG612 com uma corrente de carga de 1 e 2 A, respectivamente. Com um valor comparável de potência de comutação para este grupo de opto-relés, a resistência de contato fechado é um parâmetro mais importante do que a resposta atraso, pois determina diretamente a perda de energia e, consequentemente, o relé de aquecimento. Em ambos os casos, podemos dizer que as ofertas da International Rectifier estão entre as melhores. Observe que Avago, Cosmo e NEC em um, e Fairchild em ambos os casos não encontraram produtos comparáveis.

conclusões

O desenvolvedor doméstico associa o Retificador Internacional a poderosos transistores HEXFET e IGBT, microcircuitos para controlar unidades de energia, estabilizadores de tensão e soluções de controle de iluminação. Com relés optoeletrônicos - com muito menos frequência.

No entanto, garantimos que em grupos de produtos como opto-relés poderosos de alta velocidade e baixa tensão, o International Rectifier esteja entre os líderes.

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Os optorelés ou, em outras palavras, os relés optoeletrônicos são construídos com base em optoacopladores com transistores de efeito de campo. Eles são tecnologicamente mais avançados (e, portanto, mais baratos) em comparação com os chips "isoladores digitais", que contêm transformadores de pulso microminiatura em seu interior.

Parâmetros típicos de opto-relés de estado sólido (eng. "Relés MOS de estado sólido"): corrente de controle 10 ... 60 mA, tempo de comutação 2 ... 2000 MK s, corrente de comutação

1.. .20 A, a tensão máxima permitida na carga é de 200 ... 1000 V para potência poderosa e uma ordem de grandeza menor para opto-relés de sinal de baixa potência, a vida útil é de 10 anos, o MTBF está em menos 25.000 horas.

Existem optorelays com comutação de um sinal bipolar. Traduzido para uma linguagem compreensível - para alternar corrente contínua e alternada. Na Fig. 2.117, a ... e, por exemplo, são mostradas opções para o "recheio" interno do opto-relé da série KP293 (no antigo 5P14). Paralelamente aos contatos de saída do opto-relé, existem diodos de proteção, semelhantes aos disponíveis nos transistores de efeito de campo MOSFET.

Arroz. 2.117. A estrutura interna do opto-relé da série KP293:

a) Relé CC com contato de fechamento;

b) Relé CC com contato de abertura;

c) relé de corrente alternada com contato de fechamento;

d) Relé CA com contato de abertura;

e) Relé DC com contatos de abertura e fechamento;

f) Relé CA com contatos abre e quebra.

Em alguns opto-relés, um resistor limitador de corrente integrado é construído em série com o LED. Isso economiza espaço na placa e protege o LED no caso de uma entrada incorreta de alta tensão.

Os LEDs incluídos no opto-relé operam na faixa de comprimento de onda infravermelho com uma queda de tensão de 1,0 ... 1,2 V. Você não deve ser "ganancioso" e reduzir a corrente através do LED abaixo do valor do passaporte, pois os parâmetros de saída e a confiabilidade da comutação pode se deteriorar.

Um optorelay, ao contrário de um optosimistor, tem a garantia de mudar para o estado oposto quando a iluminação da zona semicondutora é removida. Para o opto-relé, não faz diferença se há ou não tensão na carga. Além disso, devido à linearidade das características I-V, torna-se possível comutar sinais de amplitude muito pequena sem distorção, em contraste com optotriacos com sua característica de limiar próximo de zero.

Ao alternar sinais variáveis ​​​​de grande amplitude, a dependência não linear da resistência do canal dos transistores de efeito de campo do opto-relé na tensão começa a afetar, ou seja, possível distorção da forma e do espectro do sinal.

Para aumentar a estabilidade do opto-relé em uma rede de 220 V durante um ataque de ruído de impulso, é recomendável instalar um circuito RC série em paralelo com seus contatos de fechamento, composto por um resistor de fio com resistência

10.. .50 Ohm e um capacitor com capacidade de 0,01 ... 0,15 MK F com tensão de 600 V.

Na Fig. 2.118, a ... c mostra os diagramas de conexão do opto-relé para MK.

a) VU1 é um opto-relay da Crydom. Corrente de controle 3 ... 4 mA, isolação suporta tensão 4 kV sem quebra, capacitância 8 pF;

b) a inclusão da parte emissora de luz do opto-relé VU1 (Fairchild) é indicada pelo LED HL1. Potência de carga RH não superior a 50 W;

c) Um nível BAIXO na saída do MC abre os contatos do opto-relé VU1, enquanto o dispositivo conectado ao enrolamento secundário do transformador 77 entra em modo de espera com potência reduzida, pois a resistência de extinção R2 é ligada em Series.