포토커플러(PhotoCoupler)

포토커플러

포토커플러(Photo Coupler)는 입력 전기 신호와 출력 전기 신호를 "빛"을 통해 전달하는 역할을 합니다. 발광 다이오드(LED)와 포토트랜지스터(또는 포토다이오드)로 구성된 이 부품은, LED가 빛을 방출하면 포토트랜지스터가 이를 감지하여 전기 신호로 변환합니다. 이를 통해 전기적 절연이 이루어져 고전압 회로와 저전압 회로 간의 안전한 신호 전송이 가능합니다.

포토커플러의 일반적 특징

1. 전기적 절연: 입력과 출력 간 전기적 절연이 되어 전위차가 다른 두 회로 간 신호 전달에 사용됩니다.
2. 단방향 신호 전달: 출력에서 입력으로의 역향이 없으므로 안정적입니다.
3. 고속 응답: 일반용은 수 마이크로초(㎲), 고속용은 수 나노초(ns)의 응답 속도를 가집니다.
4. 소형 및 경량: 소형 패키지로 제공되어 높은 실장 밀도를 구현할 수 있습니다.
5. 반영구적 수명: 높은 신뢰성을 갖습니다.
6. 잡음에 강함: 빛을 이용하여 신호를 전달하므로 잡음에 강합니다.

   

 

출력단 형태별 종류 및 특징

1. 싱글 트랜지스터(Single TR): 범용으로 많이 사용되며, 전류 전달 효율(CTR)에 따라 분류됩니다. AC 및 DC 입력 타입으로 나뉩니다.
2. 달링턴 트랜지스터(Darlington TR): 저전류 입력으로 높은 출력 전류를 얻을 수 있으며, C-MOS IC와의 인터페이스가 용이하지만 스위칭 속도가 느립니다.
3. 로직 IC(Login IC): 출력 효율은 낮지만 고속 스위칭이 요구되는 TTL 인터페이스에 적합합니다.

   

 

포토커플러의 구조

포토커플러는 발광 소자와 수광 소자 사이에 고절연 물질을 넣어 광학적으로 결합시킨 구조로, 절연 트랜스나 전자 릴레이를 대체하는 역할을 합니다. 발광 소자가 빛을 방출하고, 수광 소자가 이를 받아들여 전기 신호로 변환합니다.

포토커플러의 기본 동작

포토커플러는 LED가 빛을 방출하고, 이 빛을 포토트랜지스터가 수신하여 도통되는 방식으로 작동합니다. 트랜지스터와 비슷하게 동작하지만, 베이스 전류 대신 IRED 광 출력을 신호로 사용합니다.

포토커플러의 기본 파라미터

1. 절대 정격(Absolute Maximum Ratings): 입력 및 출력 단의 전류, 전압, 전력 손실과 온도 조건.
2. 절연 전압(Viso): 입력과 출력 간의 절연 정도를 나타내며, 포토커플러 선택 시 중요한 특성.
3. 연속 순방향 전류(IF): 입력 단에 연속적으로 인가할 수 있는 최대 전류.
4. 역전압(VR): 입력 단에서 허용 가능한 최대 역전압.
5. 전력 소모(Pc): 각 단에서 허용 가능한 최대 전력 손실.
6. 콜렉터-에미터 파괴 전압(VCEO): 베이스 단자 개방 시 콜렉터와 에미터 간의 최대 허용 전압.
7. 에미터-콜렉터 전압(VECO): 베이스 단자 개방 시 에미터와 콜렉터 간의 최대 허용 전압.
8. 콜렉터 전류(IC): 콜렉터 단자에 허용 가능한 최대 전류.