Het voordeel van optocouplers is dat ze impedantiemismatch kunnen elimineren en een hoge isolatiespanning en uitstekende ruisweerstand kunnen bereiken in kleinere behuizingen. Daarnaast kunnen optocouplers ook worden gebruikt om DC- en AC-signalen, analoge en digitale signalen, evenals midden- tot laagfrequente signalen over te brengen.
De belangrijkste taken van optocouplers in circuits zijn het isoleren van gebruikers van gevaarlijke elektrische systemen, het isoleren van laagspanningsregelcircuits van hoogspanningscircuits en het bieden van overspanningsbeveiliging voor circuitsystemen.
Stroomadapters, huishoudelijke apparaten en smartphoneladers - dit zijn allemaal toepassingen die elektrische isolatie tussen twee circuits vereisen. Elektrische isolatie kan worden bereikt door het gebruik van verschillende methoden, zoals transformatoren, condensatoren en optocouplers.
De structuur van de optocoupler:
De eenvoudigste optocoupler wordt gevormd door infrarood-LED's te koppelen met fototransistoren, aangezien koppeling wordt bereikt door licht, kan er elektrische isolatie tussen de twee worden bereikt. Wanneer de LED licht uitzendt, genereert de fototransistor een stroom en de stroomsterkte is evenredig met de lichtintensiteit.
Er zijn twee soorten optocouplers op de markt: DC-ingangsoptocouplers en AC-ingangsoptocouplers. De DC-ingangsoptocoupler heeft slechts één LED aan de ingangszijde, dus kan alleen unidirectionele stroom invoeren. Dit type optocoupler wordt veel gebruikt in schakeltoepassingen.
De AC-optocoupler heeft twee omgekeerde parallelle LED's, waardoor de ingangsstroom in beide richtingen kan stromen. Dit resulteert in een uitvoer van anderhalve golf voor elke halve cyclus van het AC-ingangssignaal.
Hoe de levensduur verlengen? Welke parameters hebben invloed op de levensduur van optocouplers?
Een van de belangrijkste overwegingen bij het ontwerpen van circuits is de verwachte levensduur, die afhankelijk is van de levensduur van het product zelf en de afzonderlijke componenten die erin zitten. Bij het overwegen van componenten kunnen sommige componenten volledig falen of na verloop van tijd prestatievermindering ervaren. Voor optocouplers zal de CTR-prestatie na verloop van tijd afnemen, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden.
Omdat optocouplers meerdere decennia meegaan, zijn er strengere voorwaarden nodig om druktesten te versnellen.
Voor betrouwbaarheidstesten is het verkorten van de tijd van stresstesten en het voorspellen van de uiteindelijke levensduur onder normale gebruiksomstandigheden zeer zinvol. Bij het testen van optocouplers bij hogere temperaturen en stromen verloopt het verouderingsproces van het apparaat veel sneller dan onder normale bedrijfsomstandigheden.
De verouderingssnelheid van CTR is afhankelijk van de voorwaartse stroom IF tijdens bedrijf en de omgevingstemperatuur TA tijdens bedrijf. Er moet worden opgemerkt dat CTR-veroudering kan worden vertraagd door de bedrijfstemperatuur van de LED te verlagen en de voorwaartse aandrijfstroom te verlagen.
Om de levensduur van de optocoupler te verlengen, wordt aanbevolen de volgende methoden te gebruiken:
1. Verminder de effectieve werktijd van de optocoupler
2. Verminder de werkstroom en het stroomverbruik van LED-diodes
3. Voorkom dat de LED piektransiënte stroom ervaart
4. Pas de duty cycle van de LED aan om een lagere gemiddelde stroom te behouden