Diseño de PCB: Un tutorial sobre optoacopladores para tu diseño de PCB

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En electrónica, los sistemas embebidos a menudo dependen de circuitos optoacopladores para recibir señales de entrada de sensores externos o interruptores. De alguna manera, son como los despertadores de los microcontroladores. Idealmente, todas las señales se transmiten con precisión al microcontrolador. Sin embargo, cuando el símbolo de los optoacopladores no se implementa correctamente, el microcontrolador a veces puede perder señales de entrada o detectar falsamente señales cuando no se activan entradas. En este tutorial de diseño de PCB con optoaislador, discutiremos cómo configurar un diseño de PCB con optoacoplador exitoso. Pero primero, recordemos cómo funciona una guía de diseño de optoacopladores en este tutorial de optoacopladores.

Tutorial de Optoaisladores: Principios Básicos de un PCB con Optoacoplador

Optoacopladores o aisladores ópticos son componentes electrónicos que aíslan señales de entrada a través de una interfaz óptica. La forma más básica de un optoacoplador consiste en un LED infrarrojo y un fototransistor dentro de un único circuito integrado. El LED infrarrojo se enciende cuando pasa corriente eléctrica a través de él y la intensidad depende de la amplitud de la corriente. El fototransistor se activa por la luz del LED, lo que causa una conexión corta entre su colector y emisor.

El LED infrarrojo y el fototransistor a menudo están separados por vidrio o aire. Esto proporciona una aislación eléctrica de <10kV a través del diseño del PCB del optoacoplador. Como resultado, los circuitos de optoacopladores son una elección ideal para aislar sistemas embebidos de interferencias eléctricas originadas en el entorno de la señal de entrada.

Además de proteger el sistema embebido del ruido eléctrico, los optoacopladores también se utilizan para mantener sistemas de baja tensión y alta tensión separados. Por ejemplo, el foto-triac, que es una variación de los optoacopladores, se puede utilizar para controlar dispositivos de alta tensión de CA. Por ejemplo, un motor de CA. Esto elimina el riesgo de fallos en el circuito que pueden causar daños al microcontrolador y sus componentes acompañantes para el dispositivo.

Tutorial de Optoaisladores en PCB: Errores con Optoacopladores

El optoacoplador es un componente pasivo simple con el que la mayoría de los diseñadores se encuentran. Hacer que un PCB de optoacoplador funcione no es ciencia de cohetes; sin embargo, hay un par de errores de diseño que derrotan el propósito de usar uno o que causan señales de entrada inestables.

1. No Separar las Conexiones a Tierra del PCB del Optoacoplador.

En el diseño básico del PCB del optoacoplador, el circuito integrado (IC) consta de dos pines de tierra. Uno está conectado al LED infrarrojo y el otro al fototransistor. Un error es conectar ambas tierras juntas al trazar el PCB. En mi experiencia de ingeniería, me he encontrado con esto incluso en controladores electrónicos utilizados en máquinas.

La razón principal para usar un optoacoplador es separar de manera segura dos circuitos. Cuando la tierra externa se conecta al PCB, cualquier ruido de tierra de la circuitería puede acoplarse directamente al circuito sensible a bordo. En su lugar, crea una conexión de señal separada para los pines de tierra externos y asigna conectores dedicados para los cables de tierra de entrada.

2. Usar el Valor Incorrecto para la Resistencia Limitadora de Corriente

Además de aplicar el voltaje de salida adecuado, el LED infrarrojo del optoacoplador requiere una corriente adecuada para funcionar correctamente. El valor de la corriente mínima de salida se puede consultar en el gráfico de Relación de Transferencia de Corriente del respectivo optoacoplador. Si la resistencia limitadora de corriente actúa en el valor mínimo del optoacoplador, el fototransistor puede comportarse de manera irregular. Por ejemplo, de 10 entradas válidas provenientes de los interruptores, solo una parte será detectada.

Por otro lado, el valor de la resistencia limitadora no debe ser demasiado bajo. Esto es para prevenir que el LED infrarrojo se dañe. Al igual que los LEDs regulares, el LED infrarrojo tiene una corriente máxima hacia adelante que no debe ser superada. Esto hace que elegir la resistencia limitadora de corriente correcta sea un paso crucial para asegurar un funcionamiento fiable del PCB del optoacoplador.

3. Elegir el Optoacoplador Equivocado

Aunque parezca general, no todos los optoacopladores están construidos de la misma manera. Por ejemplo, el opto-triac se utiliza para controlar una carga de CA y el opto-Darlington es ideal para situaciones donde solo se genera una pequeña cantidad de corriente de entrada. Otra consideración es el voltaje de ruptura Colector-Emisor, que puede variar para diferentes modelos de optoacopladores.

Pero si solo estás utilizando una guía de diseño de optoacopladores para aisladores de entrada normales, modelos como el PC817 harán el trabajo. También gastarás menos tiempo creando huellas ya que el componente electrónico optoacoplador genérico en tu software de diseño de PCB hará el trabajo. Cuando necesites acceder a una herramienta de diseño de PCB fácil de usar que incluya todo lo necesario para construir placas de circuito de alta calidad y fabricables, no busques más allá de CircuitMaker. Además del software de diseño de PCB fácil de usar, todos los usuarios de CircuitMaker tienen acceso a un espacio de trabajo personal en la plataforma Altium 365. Puedes subir y almacenar tus datos de diseño en la nube, y puedes ver fácilmente tus proyectos a través de tu navegador web en una plataforma segura.

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