6.4.   Специализированные оптопары и оптоэлектронные интегральные микросхемы

Основу любой как оптопары, так и оптоэлектронной интегральной микросхемы составляют инфракрасный излучающий диод и оптически согласованный с ним приемник излучения. Все оптопары и оптоэлектронные микросхемы могут быть разделены на две основные группы приборов:

· с открытым оптическим каналом;

· с закрытым оптическим каналом.

Необходимо отметить, что оптопары, относящиеся к первой группе могут быть разделены по степени сложности конструкции на стандартные (щелевые и отражательные с фотодиодом или фототранзистором в качестве приемника излучения) и специальные (двух-, трех- и четырехканальные датчики вращения и перемещения, дополняемые чипами специальных интегральных схем для соответствующей обработки сигналов фотоприемного устройства).

Приборы второй группы с закрытым оптическим каналом, имеющие строго определенный набор корпусов, могут подразделяться на отдельные виды сразу по нескольким признакам:

· по уровню основных параметров (коэффициента передачи по току, напряжения изоляции, значению входного тока,необходимого для надежного функционирования, полоса частот пропускаемого сигнала, диапазон рабочих температур, степень линейности зависимости коэффициента передачи по току от величины входного тока и т.д.);

· по форме передаваемых сигналов (цифровой, аналоговый);

· по функциональному назначению;

· по типу исполнения (для бытовой аппаратуры, промышленного применения, специальной и военной аппаратуры);

· по наличию и степени сложности электронной схемы (для оптоэлектронных интегральных микросхем);

· по областям применения (передача данных, мощные переключательные элементы, для управления IGBT/MOSFET, контрольная и измерительная аппаратура, медицинское оборудование, телефония, входные и выходные интерфейсы, изолированные усилители и т.д.).

Перечислим некоторые оптоэлектронные приборы, которые представляют интерес для разработчиков современной электронной аппаратуры:

· В классе одно- и двухканальных транзисторных оптопар для работы в полосе частот 1 MBd (типичный представитель 6 N 135 / 6):

- приборы типа HCPL – 4506 и HCNW – 4506 (в корпусе 300 mil или 400 mil DIP) и HCPL – 0466 (в корпусе SO-8 для поверхностного монтажа) с пониженным входным током 10 мА, временем нарастания и спада излучения 0,4 и 0,55 мкс, соответственно, и повышенным до 44  % коэффициентом передачи по току.

· В классе одно – и двухканальных оптронов на 100 KBd с транзисторным выходом по схеме Дарлингтона (типичный представитель 6N 138 / 9):

- приборы с входными токами до 1 мА и коэффициентом передачи по току более 1000  % (TIL 622) , приборы с ультра малым входным током 40 мкА и коэффициентом передачи по току 800  % в корпусах DIP и SO-8 (HCPL–4701). Фирма TOSHIBA предлагает четырехканальный прибор в DIP корпусе (TLP – 622 -4).

· В классе одно – и двухканальных оптронов, выполняющих функцию логического ключа (типичный представитель HCPL – 2200):

- приборы с входным током 1,6 и 5,0 мА и скоростью до 1 МВd (HCPL – 2211, TLP 215, КР249ЛП1А),

- приборы с входным током 0,5 мА и скоростью до 5 МВd в DIP и SO-8 корпусах (HCPL – 2300 , HCPL – 0201).

· В классе биполярных одно- , двух, и четырехканальных оптронов:

- приборы на входной ток ±1 мА, коэффициентом передачи по току 1200%, и напряжением изоляции 5 кВ (TLP 626),

- приборы на входной ток ±60 мА, коэффициентом передачи по току 1000% и напряжением изоляции 3,75 кВ (MOC 8060),

- приборы на входной ток ±100 мА, коэффициентом передачи по току 1500% и напряжением изоляции 3,5 кВ (TIL 187),

- четырехканальный прибор с входными токами ±5,0 мА, коэффициентом передачи 600% и напряжением изоляции 7,5 кВ (ILQ 620 GB).

· В классе высокоскоростных логических ключей:

- приборы с входным током 5,0 мА со скоростями до 10 MBd (КР293ЛП4),

- приборы с входным током 1,6 мА со скоростями до 6 MBd (TLP 558),

- приборы с ультрамалым входным током до 1 мкА и скоростями до 50 MBd (HCPL 7101 и HCPL 0710 в корпусе SO-8).

· В классе специализированных оптронов:

- конверторы AC / DC с временем преобразования 700 нс, нелинейностью 0,15  % , отношением сигнал/шум 73 dB (HCPL 7860),

- изолированный полный двунаправленный интерфейс RC – 232 – E со скоростью до 1 Mbit/s, входным током 16 мА, напряжением изоляции 2,5 кВ, в корпусе SO-8 (HCPL 0560),

- изолирующие усилители с полосой пропускания 85 кГц,нелинейностью 0,15 % (HCPL 7840 , NCNW 7840),

- изолирующий усилите
ль с защитой от короткого замыкания и перегрузок в корпусе SO-16 (HCPL – 788J).

· В классе драйверов для управления IGBT-транзисторами:

- драйвер для прямого управления IGBT-транзисторами с током коллектора 150 А, напряжением «коллектор – эмиттер» 1200 В; выходной ток 2 А (импульсный ток до 2,5 А), управляющее напряжение от 15 до 30 В. Прибор собран в корпусе SO-16 (HCPL 316J).

· В классе оптотиристоров:

- мощные триаки с входным током 60 мА, выходным током 2 А (выходной импульс до 24 А) и выходным обратном напряжении 20 – 600 В (MOC2A 60-5);

- с входным током 10 мА, выходным током 300 мА, выходном обратном напряжении 600 В, и напряжении изоляции 7,5 кВ (IL 420);

- приборы с напряжением изоляции до 15 кВ (CNR 21).

· В классе оптореле:

- одноканальные с нормально разомкнутыми контактами с напряжением коммутации 60 В, током коммутации до 1 А, входным током 5 мА и выходным сопротивлением 0,5 Ом (HSSR 8060),

- одноканальные с нормально замкнутыми контактами с напряжением коммутации 350 В, током коммутации 100 мА, входным током 60 мА и выходным сопротивлением 50 Ом (LH 1298).

· В классе приборов с открытым оптическим каналом щелевого и отражательного типов:

- приборы с транзисторным выходом и выходом по схеме Дарлингтона с аппертурой 0,5 – 1,0 мм (H 21A2 и MOC 70W2 соответственно),

- приборы, имеющие на выходе логический ключ (MOC 75T1),

- отражательный оптрон с входным током 15 мА, с четырехканальным приемником, разрешением до шести линий на 1 мм на расстоянии до объекта 2, 5 мм (HEDR 8100),

- отражательный оптрон с входным током 60 мА, с расстоянием до объекта 4мм (LTH- 1650 – 01).

Наиболее последовательно развитие оптронов и оптоэлектронных приборов как по конструктивному исполнению, так и совершенствованию параметров проводят фирмы HEWLETT PACKARD, LITEON, TOSHIBA, предлагая приборы самых различных классов, в различном конструктивном исполнении и большим выбором параметров.

В табл. 6.3 приведены сведения об основных производителях и основных видах предлагаемых оптопар и интегральных оптоэлектронных микросхем.

Таблица 6.3

Основные виды и производители оптронов

Вид оптрононов

Производитель

Hewlet-Packard

Toshiba

Texas Instruments

Siemens

Temic-Telefunken

LITEON

Протон

Сапфир

Старт

Отражательные оптопары

+

-

-

-

+

+

-

+

-

Щелевые оптопары

e='width:39.25pt;border-top:none;border-left:none; border-bottom:solid windowtext 1.0pt;border-right:solid windowtext 1.0pt; padding:0cm .3pt 0cm .3pt'>

+

+

-

+

+

+

+

+

-

Диодные оптопары

-

-

-

+

+

-

+

+

-

Диодно-транзисторные оптопары

+

-

+

+

-

-

+

+

-

Оптопары с транзистором Дарлингтона

+

+

+

+

+

-

-

+

-

Биполярные оптопары

+

+

+

+

+

-

+

-

-

Логические ключи

+

+

+

-

+

-

+

-

-

Высокоскоростные логические ключи

+

-

-

-

-

-

+

-

-

Цифровые интерфейсы

+

-

-

-

-

-

-

-

-

Оптопары для передачи широкополосных аналоговых сигналов

+

-

-

+

-

-

-

+

-

Конверторы AC/DC

+

-

-

-

-

-

-

-

-

Изолирующие усилители

+

-

-

-

-

-

-

-

-

Драйверы для управления MOSFET/IGBT

+

+

-

-

-

-

-

-

-

Оптореле

+

+

-

+

-

-

+

-

+

Оптотиристоры

-

+

+

+

+

-

+

-

+

Оптосимисторы

-

+

+

+

+

+

+

-

-