4N35 optokoplerio pinių išdėstymas, techniniai duomenys ir veikimo principas

4N35 optokopleris yra paprastas, bet svarbus izoliacijos komponentas, naudojamas daugelyje elektroninių grandinių. Šiame straipsnyje paaiškinamas 4N35 pinių išdėstymas, veikimo principas, savybės, vertės, elektrinės specifikacijos, grandinių pavyzdžiai ir palyginimas su kitais dažnai pasitaikančiais optokopleriais.

Katalogas

4N35 optokoplerio apžvalga

Vishay 4N35 yra 6-pin fototransistoriaus optokopleris, sukurtas elektriniams signalams perduoti per šviesą, išlaikant elektrinę izoliaciją tarp įvesties ir išvesties pusių. Jame yra infraraudonųjų spindulių LED įvesties pusėje ir silikono NPN fototransistorius išvesties pusėje.

Kai srovė teka per LED, jis generuoja vidinę šviesą, kuri aktyvuoja fototransistorių. Tai leidžia signalų perdavimą be tiesioginio elektrinio ryšio, padedant pagerinti grandinės saugumą, triukšmo imunitetą ir apsaugą nuo įtampos skirtumų. 4N35 siūlo didelę izoliacijos įtampą, kompaktišką DIP pakuotę ir paprastą pinių konfigūraciją, todėl jis tinka dizainams, kuriems reikalinga patikima signalų izoliacija ir stabilus perjungimo našumas.

Jei jus domina 4N35 pirkimas, nedvejodami susisiekite su mumis dėl kainų ir prieinamumo.

4N35 pinių išdėstymas ir detali informacija

• 1 pinas - Anodas (A): Teigiamas įvesties pinas vidiniam infraraudonųjų spindulių LED. Šis pinas gauna įvesties srovę, kuri aktyvuoja optokoplerį.

• 2 pinas - Katodas (C): Neigiamas įvesties pinas vidiniam infraraudonųjų spindulių LED. Paprastai jis yra prijungtas prie žemės per srovės ribojimo rezistorių.

• 3 pinas - NC (Nėra jungties): Šis pinas nėra viduje prijungtas prie jokio komponento 4N35 ir dažniausiai lieka neprijungtas.

• 4 pinas - Emiteris (E): Vidinio fototransistoriaus emiterio jungtis. Dažniausiai jis prijungtas prie žemės arba naudojamas kaip dalis išėjimo perjungimo grandinės.

• 5 pinas - Kolektorius (C): Vidinio fototransistoriaus kolektoriaus jungtis. Išėjimo signalas paprastai imamas iš šio pin'o per traukimo rezistorių.

• 6 pinas - Bazė (B): Vidinio fototransistoriaus bazės jungtis. Jis gali būti naudojamas polarizavimui, jautrumo reguliavimui ar perjungimo optimizavimui, tačiau dažnai lieka neprijungtas pagrindinėse paraiškose.

4N35 optokoplerio pagrindinis veikimo principas

4N35 optokopleris veikia perduodamas elektrinį signalą per šviesą, išlaikant elektrinę izoliaciją tarp įvesties ir išvesties grandinių. 4N35 viduje yra du pagrindiniai komponentai: infraraudonųjų spindulių LED įvesties pusėje ir fototransistorius išvesties pusėje. Kai srovė teka per LED tarp anodo ir katodo pinų, LED išskiria infraraudonąją šviesą pakuotės viduje. Ši šviesa nėra matoma išorėje, nes ji lieka viduje optokoplerio korpuse.

Kaip matyti paveikslėlyje, išmetamas infraraudonųjų spindulių šviesa pataiko į vidaus fototransistorį. Kai fototransistoris aptinka šviesą, jis pradeda laidoti srovę tarp kolektoriaus ir emitatoriaus terminų. Tai leidžia grandinės išvesties pusei perjungti arba reaguoti į įvesties signalą be jokio tiesioginio elektros ryšio tarp abiejų pusių. Signalas perduodamas optiškai, o ne elektriškai, todėl prietaisas vadinamas optokopleriu arba optoizoliatoriumi.

Elektrinė izoliacija, kurią suteikia 4N35, yra labai svarbi daugelyje elektroninių sistemų. Ji padeda apsaugoti jautrius mažos įtampos prietaisus, tokius kaip mikrovaldikliai, Arduino plokštės, PLC ir skaitmeniniai grandynai, nuo didelės įtampos šuolių, elektromagnetinės triukšmo ir žemės kilpų problemų. Kadangi įvestis ir išvestis yra izoliuotos, gedimai ar trikdžiai vienoje pusėje mažiau tikėtina, kad pakenks kitai grandinės pusei.

4N35 fototransistoriaus išvesties etapas elgiasi panašiai kaip normalus transistorinis perjungiklis. Kai LED yra įjungtas, fototransistoris laidoja. Kai LED yra išjungtas, fototransistoris nustojamas laidoti. Išvesties srovės kiekis priklauso nuo LED generuojamos šviesos intensyvumo, kuris yra paveiktas įvesties srovės. Šis ryšys dažnai aprašomas Srovės Perduodamo Santykio (CTR), esančio 4N35 techninėje dokumentacijoje.

Nors 4N35 yra paprastas ir patikimas, jis nėra sukurtas labai didelio greičio perjungimo programoms. Jo fototransistoriaus išvestis yra lėtesnė lyginant su šiuolaikiniais didelio greičio optokopleriais, tačiau jis išlieka plačiai naudojamas pramoniniuose valdymuose, relės izoliacijos circuitose, SMPS atsiliepimų sistemose ir mikrovaldiklių sąsajose dėl savo mažos kainos, paprastumo ir stiprios elektros izoliacijos galimybių.

4N35 optokoplerio savybės

• 5000 VRMS izoliacijos įtampa - Suteikia stiprią elektros izoliaciją tarp įvesties ir išvesties pusių, padedant apsaugoti mažos įtampos grandynus nuo didelės įtampos sugadinimų ir elektromagnetinio triukšmo.

• Suderinamas su dažniausiai naudojamomis logikos šeimomis - Gali lengvai bendrauti su mikrovaldikliais, TTL, CMOS, Arduino, PLC ir kitais skaitmeniniais logikos circuitais.

• Maža įvesties-išvesties parazitinė talpa (< 0.5 pF) - Padeda sumažinti elektros triukšmą ir nepageidaujamo signalo trikdžius tarp izoliuotų grandynų.

• Standartinis 6 pinų dvigubas įdėklas (DIP) - Naudoja plačiai palaikomą paketo formatą, kuris lengvai montuojamas ant PCB ir bandymų plokščių.

• Infraraudonųjų spindulių LED ir fototransistoriaus išvestis - Naudoja šviesos pagrindu sukurto signalo perdavimą saugiai ir patikimai elektros izoliacijai.

• Geras triukšmo atsparumas - Padeda pagerinti signalo stabilumą pramoninėse ir perjungimo aplinkose su elektros trikdžiais.

• Paprasta grandinės integracija - Reikia tik kelių išorinių komponentų, todėl tinka pradedančiųjų ir profesionalių grandinių dizainams.

• RoHS ir WEEE atitiktis - Atitinka aplinkos ir pavojingų medžiagų saugos standartus šiuolaikiniam elektroniniam gamybai.

• Patikima elektros izoliacija - Neleidžia tiesioginiam elektros ryšiui tarp valdymo ir maitinimo grandinių, gerinant sistemos saugumą.

• Nepriklausomas izoliacijos sprendimas - Dažniausiai naudojamas nebrangiose pramoninėse, vartotojų ir integrinėse elektroninėse programose.

4N35 maksimalios įtampos reitingai

• Palyginamasis sekimo indeksas - 175. Nurodo medžiagos atsparumą elektros sekimui savo paviršiuje.

• Izoliacijos varža 25°C - 10¹² Ω. Rodo labai didelę varžą tarp įvesties ir išvesties pusių kambario temperatūroje.

• Izoliacijos varža 100°C - 10¹¹ Ω. Rodo, kad izoliacija išlieka stipri net ir esant aukštai temperatūrai.

• Laikymo temperatūra - -55°C iki +150°C. Saugus temperatūrų diapazonas, kai 4N35 yra laikomas, tačiau neveikia.

• Veikimo temperatūra - -55°C iki +100°C. Saugus darbinis temperatūrų diapazonas normalioje naudojimo metu.

• Jungčių temperatūra - 100°C. Maksimali vidinė puslaidininkio jungties temperatūra.

• Litavimo temperatūra - 260°C. Maksimali leidžiama temperatūra litavimo metu trumpam.

• Atbulinė įtampa - 6 V. Maksimali atbulinė įtampa, kurią gali atlaikyti įvesties LED.

• Tiesioginė srovė - 50 mA. Maksimali nuolatinė srovė, leidžiama per įvesties LED.

• Piko srovė - 1 A. Maksimali trumpa impulso srovė, kurią LED gali atlaikyti.

• Įvesties galios nuostoliai - 70 mW. Maksimali galia, kurią įvesties pusė gali saugiai išskirti.

• Kolektoriaus-emitatoriaus gedimo įtampa - 70 V. Maksimali įtampa, kurią išvesties tranzistorius gali blokuoti tarp kolektoriaus ir emitatoriaus.

• Emitatoriaus-bazės gedimo įtampa - 7 V. Maksimali atbulinė įtampa, leidžiama tarp emitatoriaus ir bazės.

• Kolektoriaus srovė - 50 mA. Maksimali nuolatinė srovė, kuri leidžiama per fototransistoriaus išėjimą.

• Maksimali kolektoriaus srovė - 100 mA. Didžiausia leidžiama trumpalaikė išėjimo srovė iki 1 ms.

• Išėjimo galios nuostoliai - 70 mW. Maksimali galia, kurią saugiai gali išskirti išėjimo tranzistorius.

• Izoliacijos bandymo įtampa - 5000 VRMS. Bandymo metu nustatyta izoliacijos stiprumo įtampa tarp įėjimo ir išėjimo.

• Eilių atstumas - ≥ 7 mm. Mažiausias paviršiaus atstumas tarp įėjimo ir išėjimo kaiščių saugios izoliacijos tikslais.

• Atstumas tarp elementų - ≥ 7 mm. Mažiausias oro spragas tarp įėjimo ir išėjimo laidininkų.

• Izoliacijos storis tarp emitento ir detektoriaus - ≥ 0,4 mm. Fizinis izoliacijos storis tarp LED ir fototransistoriaus.

Bendrų 4N35 optokoplerių taikymas

Mikrovaldiklių izoliacija

4N35 dažnai naudojamas izoliuoti mikrovaldiklius, tokius kaip Arduino, Raspberry Pi, PIC ir STM32, nuo aukštos įtampos grandinių. Elektrinė izoliacija padeda apsaugoti jautrius GPIO kaiščius nuo įtampos trasų, elektrinio triukšmo ir atsitiktinių trumpųjų jungčių. Daugelyje integruotų sistemų 4N35 leidžia saugiai bendrauti tarp žemos įtampos skaitmeninės logikos ir pramoninių ar energijos valdymo grandinių.

Relės valdytojų grandinės

Daugelis relės valdymo grandinių naudoja 4N35, kad atskirtų valdymo pusę nuo relės perjungimo pusės. Ši izoliacija padeda apsaugoti žemos įtampos valdiklius nuo relės ritės atvirkštinės EMF, perjungimo trukdžių ir didelės srovės triukšmo. Tai dažnai randama automatizavimo sistemose, išmaniųjų namų prietaisuose ir pramoniniuose valdymo skydeliuose.

SMPS atsiliepimų izoliacija

Perjungimo režimu dirbančios maitinimo šaltiniai (SMPS) dažnai naudoja optokoplerius, tokius kaip 4N35, izoliuotam atsiliepimų valdymui. Optokopleris perduoda atsiliepimų signalus iš antrinio pusės į pirminį pusę išlaikydamas saugią elektrinę izoliaciją. Tai padeda reguliuoti išėjimo įtampą nesukuriant tiesioginio elektrinio ryšio tarp aukštos įtampos ir žemos įtampos sekcijų.

PLC ir pramoninės automatizavimo sistemos

Pramoninės valdymo sistemos dažnai naudoja 4N35 signalų izoliacijai tarp PLC, jutiklių, aktuatų ir variklio valdiklių. Pramoninėje aplinkoje dažnai yra elektrinis triukšmas, įtampos šuoliai ir žemės kilpos problemos, todėl optinė izoliacija gerina sistemos patikimumą ir apsaugo jautrią valdymo elektroniką.

AC apkrovų ir TRIAC valdymo grandinės

4N35 gali būti naudojamas AC perjungimo ir TRIAC valdymo grandinėse, kuriose žemos įtampos valdytojai turi saugiai sąveikauti su didelės įtampos AC apkrovomis. Optokopleris padeda izoliuoti valdymo grandinę nuo pavojingos AC tinklo įtampos, gerinant vartotojų saugumą ir grandinės apsaugą šviesos reguliatoriuose, šildytuvo valdykliuose ir prietaisų valdyme.

Variklio valdymo ir valdiklio grandinės

Variklio valdiklių sistemos dažnai naudoja 4N35, kad izoliuotų PWM signalus, valdymo logiką arba atsiliepimo linijas nuo triukšmingų variklio galios grandinių. Izoliacija padeda sumažinti trikdžius, sukeltus indukcinėmis apkrovomis, perjungimo triukšmu ir staigiais įtampos šuoliais, kuriuos sukelia nuolatinės srovės varikliai ir pramoniniai varikliai.

Signalų izoliacija tarp skirtingų įtampos lygių

4N35 yra naudingas sistemose, kuriose prietaisai veikia skirtingais įtampos lygiais. Pavyzdžiui, 3,3 V mikrovaldiklis gali saugiai bendrauti su 12 V arba 24 V grandine per optinę izoliaciją. Tai užkerta kelią tiesioginiam elektriniam ryšiui, vis tiek leidžiant signalų perdavimą tarp dviejų grandinių.

Baterijų valdymo ir įkrovimo sistemos

Baterijų įkrovimo grandinės ir baterijų valdymo sistemos kartais naudoja 4N35 stebėjimo ir izoliuotoms valdymo funkcijoms. Izoliacija padeda pagerinti saugumą aukštos įtampos baterijų sistemose, atskiriant žemos įtampos stebėjimo grandinę nuo įkrovimo ar energijos etapo.

Triukšmo izoliacija audio ir komunikacijos grandinėse

4N35 gali padėti sumažinti žemės kilpos problemas ir elektrinį trikdymą kai kuriose komunikacijos ir audio sistemose. Izoliuojant signalo kelią, optokopleris padeda sumažinti nepageidaujamą triukšmą, kuris gali paveikti signalo kokybę ir sistemos stabilumą.

Skaitmeninis perjungimas ir logikos sąsaja

Skaitmeninės perjungimo grandinės dažnai naudoja 4N35 kaip izoliuotą tranzistoriaus jungiklį. Fototransistoriaus išėjimas gali sąveikauti su logikos vartais, skaitikliais, laikmačiais ar skaitmeniniais valdikliais, išlaikant saugų atskyrimą tarp skirtingų grandinių sekcijų.

4N35 Tipiniai grandinių pavyzdžiai

MIDI įėjimo izoliacijos grandinė naudojant 4N35 optokoplerį

Šiame MIDI įvesties grandinėje 4N35 optokopleris naudojamas saugiai izoliuoti MIDI imtuvą nuo siuntimo įrenginio. Atrodančio MIDI signalo signalas praeina per srovės ribojimo ir triukšmo slopinimo komponentus prieš įjungiamos 4N35 vidaus LED. Kai MIDI signalas yra aktyvus, LED viduje optokoplerio skleidžia infraraudonąją šviesą, kuri įjungia vidaus fototransistorių išėjimo pusėje. Fototransistorius tada generuoja izoliuotą MIDI išėjimo signalą, pažymėtą „MIDI In.“

Ši optinė izoliacija yra labai svarbi MIDI sistemose, nes skirtingi garso įrenginiai gali naudoti atskiras maitinimo tiekimo ir žemės jungtis. Be izoliacijos, nepageidaujami žemės kilpos ir elektrinis triukšmas gali paveikti signalo kokybę arba sugadinti prijungtą įrangą. Ferito granulės grandinėje padeda slopinti didelės dažnio triukšmą, tuo tarpu traukimo rezistorius leidžia išėjimo tranzistoriui generuoti stabilų skaitmeninį signalą imtinėje grandinėje.

Pagrindinė Arduino Izoliacijos Sąsajos Grandinė, Naudojant 4N35 Optokoplerį

Ši Arduino sąsajos grandinė naudoja 4N35 izoliuoti išorinį signalų šaltinį nuo Arduino įvesties pin. Išorinis įvesties signalo praeina per rezistorių R1, kuris riboja LED srovę optokoplerio viduje. Kai taikomas įvesties signalas, vidaus LED įsijungia ir skleidžia šviesą, kuri aktyvuoja fototransistorių išėjimo pusėje. Fototransistorius tuomet traukia Arduino įvesties liniją link žemės, leisdamas Arduino saugiai aptikti signalą.

5V prijungtas traukimo rezistorius padeda sukurti švarų skaitmeninį logikos lygį Arduino įvesties pin. Kadangi signalas perduodamas per šviesą, o ne tiesioginį elektros kontaktą, Arduino lieka elektriškai izoliuotas nuo išorinės grandinės. Tai padeda apsaugoti mikrovaldiklį nuo įtampos šuolių, elektrinio triukšmo ir atsitiktinio aukštos įtampos poveikio, kuris dažnai pastebimas pramoninėse ar variklio valdymo aplinkose.

4N35 vs Kiti Populiarūs Optokopleriai

4N35 vs PC817

4N35 ir PC817 yra abu fototransistoriai optokopleriai, naudojami signalų izoliacijai. 4N35 suteikia prieigą prie vidaus tranzistoriaus bazinės kojos, leidžiančios papildomą valdymą ir grandinės lankstumą, o PC817 naudoja paprastesnį 4-kontaktų dizainą. PC817 dažnai renkamas kompaktiškoms, mažų sąnaudų izoliacijos grandinėms ir SMPS atsiliepimų programoms. 4N35 iš esmės yra geresnis pasirinkimas, kai reikia reguliuojamo tranzistoriaus elgesio arba lankstesnių išėjimų konfigūracijų.

4N35 vs 4N25

4N35 ir 4N25 turi panašius fototransistoriaus išėjimus ir abu teikia optinę izoliaciją. Tačiau 4N35 paprastai siūlo didesnį CTR ir geresnį našumą nei senesnis 4N25 dizainas. Nors 4N25 išlieka tinkamas pagrindinėms izoliacijos grandinėms ir senoms sistemoms, 4N35 paprastai teikiamas prioritetas naujiems dizainams, nes jis užtikrina patikimesnį jungimą ir pagerintą signalo perdavimo efektyvumą.

4N35 vs MOC3021

4N35 ir MOC3021 tarnauja skirtingiems tikslams, nepaisant to, kad abu yra optokopleriai. 4N35 naudoja fototransistoriaus išėjimą ir yra skirtas DC signalų izoliacijai, mikrovaldiklio sąsajai ir valdymo grandinėms. MOC3021 naudoja TRIAC variklio išėjimą, kuris specialiai skirtas TRIAC aktyvavimui AC galios valdymo programose. Logikos lygio signalų izoliacijai 4N35 yra geresnis pasirinkimas, o MOC3021 yra labiau tinkamas AC apkrovų jungimui, reguliatoriams ir maitinimo tinklo valdymo sistemoms.

Gamybos Įmonė

Vishay Intertechnology yra viena didžiausių 4N35 optokoplerio gamintojų ir yra plačiai pripažinta už patikimų diskrečių puslaidininkių ir pasyvių elektroninių komponentų gamybą. Vishay gamybos galimybės apima didelio masto puslaidininkių gamybą, automatizuotą surinkimą, tikslų testavimą, optinės izoliacijos technologijos gamybą ir griežtas kokybės kontrolės procesos, sukurtos atitikti tarptautinius patikimumo ir saugos standartus.

Dažniausiai užduodami klausimai (DUK)

1. Kodėl elektrinė izoliacija yra svarbi naudojant 4N35?

Ji apsaugo nuo mažos įtampos grandinių šuolių, triukšmo ir žemės kilpos problemų, perduodama signalus per šviesą, o ne tiesioginį elektros kontaktą.

2. Kaip 4N35 fototransistorius veikia jungimo našumą?

Fototransistorius įsijungia, kai gauna šviesą iš LED. Jis gerai veikia vidutinio greičio jungimų metu, tačiau nėra idealus didelio greičio duomenų signalams.

3. Ką daryti, jei LED įvesties rezistorius yra neteisingas?

Per žemas rezistorius gali pažeisti LED, o per aukštas gali sukelti silpną arba nestabilų išėjimo jungimą.

4. Kuo skiriasi 4N35 nuo MOC3021?

4N35 turi fototransistoriaus išėjimą DC signalo izoliacijai, tuo tarpu MOC3021 yra skirtas TRIAC'ų aktivavimui AC apkrovų valdyme.

5. Kaip 4N35 sumažina triukšmą ir žemės kilpas?

Jis atskiria įėjimo ir išėjimo žemė, todėl nepageidaujama srovė ir trikdžiai negali lengvai pereiti tarp prijungtų grandinių.