Foto acopladores ou foto isoladores, o que é preciso saber sobre eles
Este é um componente de larga aplicação em eletrônica como televisores a automóveis, apenas para citar duas.
O foco deste post serão as fontes chaveadas que “não vivem sem ele” e pelo que percebo parece que ainda pairam algumas dúvidas para os técnicos reparadores a respeito deste componente.
O que fazer na hora da substituição quando não se encontra o original?
Aliás isto é uma das maiores dificuldades do técnico não só com os foto acopladores ou foto isoladores, mas também com outros componentes como fets e mosfets, por exemplo.
Não canso de repetir, mas me parece que muitos técnicos ainda não perceberam que tudo deve começar pelo data sheet e não pelo vendedor da loja nem tão pouco me mandar e-mails pedindo a solução.
O técnico precisa e deve se tornar independente e aprender a ler e interpretar especificações dos componentes nos data sheets o que é tão importante quanto medir tensões (e saber o que está medindo).
Depois do rápido “puxão de orelha” vamos ao eleito do dia, os foto acopladores ou foto isoladores.
Começo observando que há uma sutil diferença conceitual entre os dois e escolher o componente correto dependerá da aplicação, ou mais especificamente falando do valor da tensão que se pretende isolar e não do que cada termo significa propriamente dito.
Entretanto, saber o que cada termo significa pode ajudar na hora da pesquisa, então vamos a definição de cada um.
A função destes componentes é transferir sinal analógico ou digital entre dois pontos de um circuito sem que haja contato físico entre estes dois pontos.
Um transformador também faz isto, mas tem as suas desvantagens como tamanho, peso e isso sem falar nas limitações de resposta de frequência e de isolação.
- Foto acopladores (phtocouplers) isolam tensões até 5000V.
- Foto isoladores (photoisolators) isolam tensões entre 5000V e 50.000V ou mais.
Uma conclusão que parece óbvia é que os fotoisoladores devem ser mais caros que seus “irmãos” fotoacopladores.
Você já deve ter concluído também que as fontes chaveadas de equipamentos domésticos devem usar fotoacopladores e não fotoisoladores, embora eles pudessem ser usados, mas não seria economicamente recomendado.
Feitas estas observações semânticas, úteis também em conversa de botequim, passemos as especificações e como interpretá-las.
O que tem dentro do foto acopladores ou foto isolador?
Independentemente da aplicação do componente ele é composto de dois lados “fisicamente independentes ou isolados”: entrada e saída.
Simbologia de um um foto acoplador ou foto isolador
Na entrada temos um diodo emissor de luz o “vulgo” LED e na saída pode ser um foto diodo, foto transistor ou qualquer componente sensível a luz ou foto sensível, para usar um termo mais sofisticado.
A simbologia é a mesma tanto para o acoplador como para o isolador, portanto para saber se é um outro só recorrendo ao data sheet, mas como eu disse antes em se tratando de fontes chaveadas o mais provável é que se trate de um foto acoplador.
Entendendo as especificações dos data sheets
A primeira coisa a fazer é dividir em entrada e saída.
Então vamos dar uma olhada neste pedaço de data sheet do popular PC817 onde a sigla PC denuncia que se trata de Photo Coupler, ou seja, em bom português, foto acoplador e embora, isto não seja uma regra neste caso funcionou.
Especificações PC817
Para tornar a análise das informações mais didática eu marquei o bloco de entrada em verde e o bloco de saída em azul.
O lado de entrada, como é um diodo (um LED é um diodo), temos os parâmetros usuais para este tipo de componente:
- IF – Forward Current – Corrente direta
- IFM – Peak Forward Current – Corrente direta de pico
- VR – Reverse Voltage – Tensão Reversa
- P – Power Dissipation – Dissipação de Potência
O lado de saída, neste caso, é um transistor, ou melhor, foto transistor o que significa que a base será excita pela luz proveniente do diodo emissor de luz e os parâmetros são:
- VCEO – Collector-emiter Voltage – Tensão Coletor-emissor com base aberta (neste caso com o diodo desligado)
- VCEO – Emiter-collector Voltage – Tensão máxima de coletor-emissor com base aberta (neste caso com diodo desligado)
- IC – Collector current – Corrente de coletor
- PC – Collector Power dissipation – Dissipação de potência de Collector.
Obs. Mais detalhes sobre parâmetros podem ser encontrados no capítulo 11 do meu e-book Eletrônica para Estudantes, Hobistas & Inventores
Outros parâmetros
Um parâmetro importante de um BJT (Transistor Bipolar) é o hfe que nos informa o ganho do transistor.
Nos dispositivos óticos de acoplamento ou isolamento temos o CTR (Current Transfer Ratio) ou Relação de Transferência de corrente que é expressa em “por cento” (%) e é um parâmetro que precisa ser levado com muita atenção na hora da substituição.
Observe a tabela abaixo para o PC817.
PC817 – Diversos tipos
Assim como nos transistores cujo hfe pode mudar de faixa para o mesmo tipo dependendo do “númerozinho” que o acompanha o mesmo acontece aqui.
Por exemplo, BC337 e BC338 não é tudo igual. Dá só uma olhada na tabela abaixo (lembre-se “cada macaco no seu galho”).
Diversos “tipos” de BC337
E é sempre bom lembrar que colocar uma peça com características diferentes da peça original pode transformar um defeito simples em algo catastrófico.
Depois desta rápida digressão para falar de hfe de transistor (que pode ser útil pra muita gente) voltemos aos nossos fotos.
Usar um foto acoplador (ou isolador) com um CTR fora da faixa de valores do original pode comprometer a transferência do sinal de erro colhido do secundário da fonte e enviado ao primário para manter a fonte estabilizada o que causaria queda de tensão dependendo da demanda de corrente da carga.
Você já havia pensado nisso?
Espero ter colocado algumas dúvidas na sua cabeça porque no momento que descobrimos o problema começamos a nos preocupar em procurar a solução.
Nestes de tempos em que temos milhares de fabricantes de componentes eletrônicos cada um colocando a nomenclatura que “lhes dá na cabeça” o técnico tem que ficar mais atento e não basta ser trocador de peça tem que saber o que está trocando.
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