光アイソレータ

絶縁電圧は、LED と光センサーの間に存在する可能性のある最大定格電圧差です。 この絶縁電圧は、光アイソレータデバイス自体の構造とデバイス外部の要因によって決まります。 デバイスの光源要素の電圧が光センサー要素にアーク放電すると、内部破壊が発生します。 同様に、デバイスの入力ピンの電圧が出力ピンにアーク放電すると、外部ブレークダウンが発生します。 これは、入力と出力の配線がどのように配線および分離されるかという PCB 設計と、デバイスの周囲の環境条件の影響を受けます。 アーク放電が発生する電圧は、温度、湿度、離隔距離、圧力、および空気中の汚染物質の存在によって異なります。 距離と湿度が最も重要な要素です。

光アイソレータ回路を使用してグランドプレーンまたは電圧検出入力を分離する場合、分離された信号の変化率は比較的重要ではありません。 ただし、光アイソレータを使用してデータリンクと通信回線を分離する場合、デバイスのスループットが不可欠になります。 光アイソレータ回路で達成可能なデータレートは、出力の負荷と温度の影響によって異なることに留意してください。 高速データ リンクを分離する場合は、データシートを注意深く調べてください。

外部電源を必要とせずに、電磁誘導を使用して非導電性バリアを提供する有線イーサネット ネットワークには、既製のパッシブ ネットワーク アイソレータが利用可能であることは言及する価値があります。 光アイソレータ回路の実装が常に最適な解決策であるとは限りませんが、その決定は個々の状況によって異なります。

他の半導体デバイスと同様、光アイソレータで使用されるフォトダイオードには入力と出力の間の関係に非線形要素があり、アイソレータを通過する信号が歪む可能性があります。 フォトダイオードが確実にバイアスされ、カットオフ領域または飽和領域を避けて線形範囲で動作するようにすると、この影響がある程度軽減されます。 残留非線形性は、光アイソレータを使用してアナログ信号を分離する場合に特に顕著になります。

特殊なアナログ光アイソレータは、非線形性を最小限に抑えて開発されました。 通常、オペアンプに接続された 2 つのフォトダイオードが使用されます。 1 つのフォトダイオードは通常どおり動作しますが、同じ非線形性能を持つ 2 つ目のデバイスはアンプのフィードバック ループ内に配置され、非線形性を打ち消して補償します。

電流伝達率 (CTR) は LED とセンサーの電流間の比率であり、デバイスを効果的に獲得し、その効率を反映します。 CTR が低い光アイソレータでは、特定の出力負荷に対してフォトトランジスタで十分な電流を生成するために LED を駆動するためにより多くの電流が必要になります。
CTR は一定ではなく、コンポーネントに流入する入力電流に依存します。 CTR は各コンポーネント、その温度、およびコンポーネントの使用年数によっても変化するため、光アイソレータが使用するデバイスの最大定格温度と最大動作寿命で必要な CTR を実現するデバイスを選択することが重要です。 コンポーネントの製造公差により、コンポーネントの同じバッチ内で広範囲の CTR が発生する可能性があるため、設計はデータシートに記載されている最小 CTR に基づいて機能する必要があります。 これらすべての要因により、最適なデバイスの選択が難しくなる場合があります。
力

留意すべき最後の要素は、光アイソレータ回路自体の電力要件と、損失によりコンポーネントによって発生する熱の管理です。 基本コンポーネントは比較的効率が悪く、特に光アイソレータ自体の性能が加熱効果によって悪影響を受けるため、適切に処理する必要がある大量の熱エネルギーレベルを生成する可能性があります。 回路レイアウトを設計するときは、光アイソレータ回路への入力配線を他のすべての配線、特にグランドおよび電源プレーンから適切に分離して、配線間で過渡現象が容量性または誘導的に結合するのを防ぐことを忘れないでください。