Aisladores ópticos

El voltaje de aislamiento es la diferencia máxima de voltaje nominal que puede estar presente entre el LED y el sensor de luz. Este voltaje de aislamiento se rige por la construcción del propio dispositivo optoaislador y por factores externos al dispositivo. Se producirá una falla interna cuando el voltaje en el elemento fuente de luz del dispositivo forma un arco hacia el elemento sensor de luz. De manera similar, se producirá una falla externa cuando el voltaje en el pin de entrada del dispositivo forma un arco hacia un pin de salida. Esto se ve afectado por el diseño de la PCB, que es cómo se enrutan y separan las pistas de las entradas y salidas, y las condiciones ambientales alrededor del dispositivo. El voltaje al que se producirá el arco dependerá de la temperatura, la humedad, la distancia de separación, la presión y la presencia de contaminantes en el aire. La distancia y la humedad son los factores más importantes.

Cuando se utiliza un circuito optoaislador para desacoplar planos de tierra o entradas de detección de voltaje, la tasa de cambio de la señal aislada es relativamente poco importante. Sin embargo, cuando se utiliza el optoaislador para desacoplar enlaces de datos y líneas de comunicaciones, el rendimiento del dispositivo se vuelve esencial. Tenga en cuenta que la velocidad de datos alcanzable para cualquier circuito optoaislador dependerá de cómo se carga la salida y de cómo se ve afectada por la temperatura. Estudie la hoja de datos con mucho cuidado si está aislando enlaces de datos rápidos.

Vale la pena mencionar que los aisladores de red pasivos disponibles en el mercado están disponibles para redes Ethernet cableadas que utilizan inducción electromagnética para proporcionar una barrera eléctricamente no conductora sin la necesidad de una fuente de alimentación externa. Es posible que implementar un circuito optoaislador no siempre sea la solución más adecuada, pero esa decisión dependerá de sus circunstancias individuales.

Como ocurre con cualquier dispositivo semiconductor, el fotodiodo utilizado en el optoaislador tendrá un elemento de no linealidad en la relación entre la entrada y la salida, que puede distorsionar la señal que pasa a través del aislador. Garantizar que el fotodiodo esté polarizado y operado en su rango lineal, evitando las regiones de corte o saturación, reducirá este efecto hasta cierto punto. Cualquier no linealidad residual será particularmente notable cuando los optoaisladores se utilicen para desacoplar señales analógicas.

Se han desarrollado optoaisladores analógicos especializados con una no linealidad mínima. Normalmente, utilizan dos fotodiodos conectados a un amplificador operacional. Un fotodiodo funciona como de costumbre, mientras que el segundo dispositivo con un rendimiento de no linealidad idéntico se ubica en el circuito de retroalimentación del amplificador para compensar cancelando las no linealidades.

La relación de transferencia de corriente (CTR) es la relación entre las corrientes del LED y del sensor, que gana efectivamente el dispositivo y refleja su eficiencia. Los optoaisladores con un CTR bajo requerirán más corriente para hacer funcionar el LED y crear suficiente corriente en el fototransistor para una carga de salida particular.
El CTR no es constante sino que depende de la corriente de entrada que ingresa al componente. El CTR también variará con cada componente, su temperatura y su antigüedad, por lo que es crucial seleccionar un dispositivo que proporcione el CTR requerido a la temperatura nominal máxima y la vida operativa máxima del dispositivo que utilizará el optoaislador. Las tolerancias de fabricación en los componentes pueden dar lugar a amplios rangos de CTR dentro de un mismo lote de componentes, por lo que el diseño debe funcionar en base al CTR mínimo indicado en la hoja de datos. Todos estos factores pueden dificultar la selección del dispositivo óptimo.
Fuerza

El último factor a tener en cuenta son los requisitos de potencia del propio circuito optoaislador y la gestión del calor generado por el componente debido a las pérdidas. Los componentes básicos pueden ser relativamente ineficientes y generar niveles significativos de energía térmica que deben manejarse adecuadamente, particularmente porque el rendimiento del optoaislador en sí se verá afectado negativamente por los efectos del calentamiento. Al diseñar el diseño del circuito, recuerde mantener las trazas de entrada al circuito optoaislador adecuadamente separadas de todas las demás trazas, especialmente de los planos de tierra y de potencia, para evitar que los transitorios se acoplen capacitiva o inductivamente entre las trazas.