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포토커플러 Photo Coupler 특징, 종류, 출력, 구조, 동작 원리, 파라미터
포토커플러(Photo Coupler)란 무엇인가?
- 포토커플러(Photo Coupler)는 입력 전기 신호와 출력 전기 신호를 "빛"으로써 전달하는 역할.
- 일반적으로 포토커플러는 발광소자와 수광소자를 하나의 Package에 결합하여 입출력 간을 전기적으로 절연시켜 광으로 신호를 전달하는 광결 합소자.
- Photo Isolator, Opto Coupler, Opto Isolator 라고도 함
포토커플러(Photo Coupler)의 일반적 특징
1. 입출력 간이 전기적으로 완전히 절연되어 있으며 전위차가 다른 두 회로 간의 신호전달에 사용된다.
2. 신호전달이 단방향이므로 출력으로부터 입력에 대한 영향이 없다.
3. 논리소자와의 Interface가 쉽고 응답속도가 빠르다. (General Purpose 用은 수 ㎲, High Speed 用은 수 ns임)
4. 소형, 경량이므로 실장 밀도를 높일 수 있다.
5. 수명이 반영구적이며, 높은 신뢰성을 갖는다.
6. 포토커플러(Photo Coupler)는 빛을 이용하여 신호전달을 하므로 잡음에 강하다.
포토커플러(Photo Coupler)의 출력단 형태별 종류 및 특징
출력단 |
특징 및 사용상의 차이점 |
Single TR |
- 범용으로 가장 많이 사용하고 있으며, 전류 전달효율(CTR)에 따라 Rank가 구분된다. - AC, DC Input type으로 나눠진다. |
Darling TR |
- 저전류의 인가로 높은 출력전류를 갖는 Type으로 C-MOS IC와의 인터페이스가 용이하나 Switching Speed가 늦다. |
Login IC |
- 출력효율은 낮지만, 고속의 스위칭 스피드가 요구되는 TTL과의 인터페이스가 쉽다. |
Darlington Transister
2개의 트랜지스터를 직접 연결하여 등가적으로 하나의 트랜지스터처럼 동작하도록 하는 연결 회로.
간단한 구조로 매우 높은 공통 이미터(common emitter) 전류 증폭률과 개선된 입출력 직선성을 얻을 수 있어 큰 신호의 출력 회로로 이용된다.
증폭용 앞단 트랜지스터와 출력용 뒷단 트랜지스터의 종류(npn 또는 pnp)를 같게 하거나 다르게 할 수 있다. 그림과 같은 접속 방법을 달링턴 접속이라고 한다.
포토커플러(Photo Coupler)의 구조
포토커플러(Photo Coupler)는 일반적으로 발광용 소자와 수광용 소자 사이에 고 절연물질을 넣어 광학적으로 결합해 접지 전위가 다른 회로 간의 신호 인터페이스로 사용하는 절연 트랜스나 전자 릴레이를 대체하는 소자이다.
포토커플러(Photo Coupler) 기본 동작
포토커플러(Photo Coupler)의 기본동작은 Transistor와 비슷하다.
차이점은 Transistor에서는 Base 전류를 인가하는 반면, 포토커플러(Photo Coupler)는 IRED 광 출력을 Photo TR에 신호로 인가한다는데 그 차이점이 있다.
포토커플러(Photo Coupler) 기본 Parameter 및 결정법
1. 절대 정격(Absolute Maximum Ratings)
- 입출력 단의 전류, 전압, 전력 손실과 온도조건
2. Viso(Isolation Voltage)
- 입력단(IRED)과 출력단(Photo TR)과의 절연 정도를, RH=40~60%에서 1분간 규정 전압을 인가 시 절연이 파괴되지 않고 견딜 수 있는 전압을 나타낸 특성으로 포토커플러(Photo Coupler) 선택 시 중요한 특성 중의 하나이다.
- DIP Type은 AC 2,500Vrms, AC 3,750Vrms, AC 5,000Vrms
- Mini Flat(SMD) Type은 AC 2,500Vrms, AC 3,750Vrms
3. IF(Continuous Forward Current)
- 입력단(IRED)의 Anode에 연속적으로 인가할 수 있는 최대전류
4. VR(Reverse Voltage)
- 입력단(IRED) Anode와 Cathode 간의 Breakdown 방지를 위하여 포토커플러가 허용할 수 있는 최대 역전압
5. Pc(Power Dissipation)
- 각 입출력 단에서 허용 가능한 최대전력 손실치
6. VCEO(Collcetor-Emitter Breakdown Voltage)
- 포토커플러 베이스 단자 개방 시의 Collector와 Emitter 간 Breakdown을 방지하기 위한 최대 허용 전압치
7. VECO(Emitter-Collector Voltage)
- 베이스 단자 개방 시의 Emitter와 Collector 간에 인가 가능한 최대 허용 전압 치
8. IC(Collector Current)
- P-TR의 Collector 단자에 흘릴 수 있는 최대 허용 전류 치
포토커플러 Photo Coupler 특징, 종류, 출력, 구조, 동작 원리, 파라미터