Utilizando el optoacoplador Liteon LTV-817

El optoacoplador que se muestra en la figura es de un solo canal y de salida a transistor. En esta misma familia hay hasta de 4 canales. 

Se comporta parecido a un transistor, con la diferencia de que su base se excita con fotones en lugar de electrones. La característica más relevante es el aislamiento eléctrico que proporciona. Para este en concreto, el fabricante asegura un aislamiento de hasta 5KVrms.

Las situaciones en las que podría ser necesario utilizar este aislamiento serían por ejemplo:

• Equipamientos relacionados con la salud. 

Las partes electricas en contacto con las personas deben estar muy controladas y protegidas ante fallos de cualquier componente del sistema.

• Coexistencia de diferentes circuitos en misma placa o equipo.

Las diferencias entre los circuitos podrían ser por ejemplo de tensiones de trabajo. Por ejemplo, si nuestra aplicación necesita combinar integrados a 3V3 y a 5V  podríamos utilizar optoacopladores para aislar los de 3V3, ya que la tensión de 5 V los fundiría (para el caso de transformación de tensiones hay soluciones dedicadas).

Otra diferencia podría ser de dominio de trabajo, podría interesar por ejemplo aislar circuitos digitales de los analógicos, ya que los primeros podrían inducir ruidos indeseables en los analógicos.

Parámetros máximos del optoacoplador LTV-817

Dependiendo de la aplicación, puede ser aconsejable utilizar unos u otros. Este acoplador es bastante sencillo, pero si nuestra aplicación no necesta más puede ser la mejor opción. Antes que decidirse por uno u otro deberíamos tener claro ciertos parámetros. Para la aplicación en la que estoy trabajando estos son los más relevantes:

Entrada:            6 V y 50mA máximo

Salida:             Vcemax=35 y Ic= 50mA

Cut-off frequecy:   80Khz  (En determindas condiciones de tensión y carga)

En función de la aplicación podría ser imprescindible tener en cuenta otros que no no voy a tratar, como las variaciones debidas a temperatura ambiente, tiempo de subida/bajada en conmutaciones, ancho de banda, adaptación de impedancias...

Diseño del circuito típico

El fabricante proporciona varias curvas características del optoacoplador que nos serán útiles para diseñar el circuito que mejor se adapte a nuestra aplicación. Veamos su uso en una aplicación especfífica. En la siguiente imagen se muestra un esquema típico de uso:

Supongamos que tanto el circuito de entrada como el de salida se alimentan a 5 V. (Vcc=5V) y que pretendemos también minimizar el consumo manteniendo una buena operatividad. 

Siguiendo la figura 6, elegimos por ejemplor una corriente de base (If) de 5mA.

Con esta corriente y utilizando la figura 4, comprobamos que la tensión en el diodo del optoacoplador sería aproximadamente, de 1.2 V. 

Tenemos entonces todos los datos para calcular la Rd.

Rd= (5-1.2)/5 *10^3 = 760 Ohms

No tenemos esa resistencia así que optamos por una de 1KOhm

La corriente If será entonces de: 3.8 mA

Con esa corriente de base If=3.8mA, y según la Fig.3 estamos restringiendo también la corriente de colector (queremos que se sature cuando por el diodo circule esa If). Para ello, una elección apropiada de Ic podría ser de 3mA, lo que nos daría una tensión aproximada Vce en saturación de 0.5 volts. 

Tenemos la Vce en saturación, tenemos la corriente de colector, tenememos la tensión, podemos calcular la Rl.

Rl= (5-0.5)/3 kOhms= 1.5KOhms

Montaje, prueba y conclusiones

Un error que cometí al principio es utilizar la misma masa para el circuito de entrada como el de salida. Si utilizamos un optoacoplador es para aislar circuitos, y aunque en el esquema no hay diferencia en en dibujo de las masas, estas son diferentes, deben serlo. Si no necesitamos aislamiento, es mejor solución ( y más económica) utilizar un transistor bipolar.

Comprobamos que funciona correctamente. la tensión Vce de saturiación nos ha salido de 0.25V, eso implica que la corriente de colector es un poco más grande, pero eso no es un inconveniente.

Importante remarcar que este circuito invierte la señal. Eso lo tenemos que tener en cuenta y compensarlo si es necesario en el resto del diseño de la aplicación.