4N35 optokouppler, pinout, ja tööpõhimõte selgitatud

4N35 optokouppler on lihtne, kuid oluline isolatsioonielement, mida kasutatakse paljudes elektroonilistes ringkondades. See artikkel selgitab 4N35 pinouti, tööpõhimõtte, omadusi, hinnanguid, elektrilisi spetsifikatsioone, ringkonnamudeleid ja võrdlust teiste levinud optokouppleritega.

Kataloog

4N35 optokouppleri ülevaade

Vishay 4N35 on 6-jalaline fototransistori optokouppler, mis on mõeldud elektriliste signaalide edastamiseks valguse kaudu, hoides samal ajal sisendi ja väljundi pooled elektriliselt isoleeritud. See sisaldab infrapuna LED-i sisendi poolel ja kvaliteetset NPN fototransistori väljundi poolel.

Kui vool voolab LED-i kaudu, toodab see sisemist valgust, mis aktiveerib fototransistori. See võimaldab signaaliedastust ilma otsese elektrilise ühenduseta, aidates parandada ringkonna ohutust, müratundlikkust ja kaitset pingete erinevuste eest. 4N35 pakub kõrget isolatsioonipinget, kompaktset DIP pakendamist ja lihtsat pin konfiguratsiooni, muutes selle sobivaks konstruktsioonide jaoks, mis nõuavad usaldusväärset signaali isolatsiooni ja stabiilset lülitusjõudlust.

Kui olete huvitatud 4N35 ostmisest, võtke ühendust, et uurida hindade ja saadavuse kohta.

4N35 Pinout ja pin detailid

• Pin 1 - Anood (A): Sisemise infrapuna LED-i positiivne sisendjuhmik. See pin saab sisendi voolu, mis aktiveerib optokoupperi.

• Pin 2 - Katood (C): Sisemise infrapuna LED-i negatiivne sisendjuhmik. See on tavaliselt ühendatud maapinnaga läbi voolu piirava takistiga.

• Pin 3 - NC (Pole ühendust): See pin ei ole 4N35 sees mingeid komponente ühendatud ja jätab tavaliselt ühendamata.

• Pin 4 - Emitter (E): Sisemise fototransistori emitteri termin. Tüüpiliselt on see ühendatud maapinnaga või kasutatakse väljundite lülitusringis.

• Pin 5 - Kollektor (C): Sisemise fototransistori kollektoriter. Väljundsignaal võetakse tavaliselt sellest pinist läbi tõmbamistakisti.

• Pin 6 - Baas (B): Sisemise fototransistori baasiter. Seda saab kasutada ülekandeks, tundlikkuse reguleerimiseks või lülituse optimeerimiseks, kuid sageli jäetakse see põhirakendustes ühendamata.

4N35 optokoupperi põhifunktsioon

4N35 optokouppler töötab, edastades elektrilist signaali valguse kaudu, hoides samal ajal sisendi ja väljundi ringkonnad elektriliselt isoleeritud. 4N35 sees on kaks peamist komponenti: infrapuna LED sisendi poolel ja fototransistor väljundi poolel. Kui vool voolab LED-i kaudu anood ja katood pinide vahel, eraldab LED infrapuna valgust pakendi sees. See valgus ei ole väliselt nähtav, kuna see jääb optokoupperi korpusesse.

Nagu pildil näidatud, tabab välja saadetud infrapunavalgus sisemist fototransistorit. Kui fototransistor tuvastab valguse, hakkab see juhtima voolu kollektor- ja emissarterminalide vahel. See võimaldab vooluahela väljundpoolel lülituda või reageerida sisendsignaalile ilma kahe poole vahelise otsese elektriühenduseta. Signaal edastatakse optiliselt, mitte elektriliselt, mistõttu seadet nimetatakse optokoppleriks või optoisolaatoriks.

4N35 pakutav elektriline isolatsioon on väga oluline paljudes elektroonikasebustes. See aitab kaitsta tundlikke madalpinge seadmeid, nagu mikrokontrollerid, Arduino lauad, PLC-d ja digitaalringkonnad kõrgepinge piikide, elektrilise müra ja maapinnase tõkete probleemide eest. Kuna sisend ja väljund on isoleeritud, on vead või häired ühel poolel vähem tõenäoliselt teisele poolele kahjustusi tekitavad.

4N35 fototransistori väljundstaadium käitub sarnaselt normaalse transistorilülitiga. Kui LED on sisse lülitatud, juhib fototransistor. Kui LED on välja lülitatud, lõpetab fototransistor juhtimise. Väljundvoolu hulk sõltub LED-i toodetud valguse intensiivsusest, sellele avaldab mõju sisendvool. Selle suhet kirjeldatakse tavaliselt vooluülekande suhte (CTR) abil, mis on toodud 4N35 andmelehes.

Kuigi 4N35 on lihtne ja usaldusväärne, ei ole see mõeldud väga kiirete lülitamise rakenduste jaoks. Selle fototransistori väljund on aeglasem võrreldes kaasaegsete kiirete optokopplereid, kuid seda kasutatakse endiselt laialdaselt tööstuslikes kontrollides, relee isolatsiooniringkondades, SMPS tagasiside süsteemides ja mikrokontrollerite liidestamisel, kuna selle hind, lihtsus ja tugev elektriline isolatsioonivõime on soodsad.

4N35 optokoppleri omadused

• 5000 VRMS isolatsioonipinge - Pakub tugevat elektrilist isolatsiooni sisendi ja väljundi vahel, aidates kaitsta madalpinge ringkondi kõrge pinge kahjustuste ja elektrilise müra eest.

• Ühilduv tavaliste loogikaperekondadega - Suudab lihtsalt liidestuda mikrokontrollerite, TTL-i, CMOS-i, Arduino, PLC-de ja teiste digitaalsete loogikaringkondadega.

• Madal sisendi-väljundi paarituse maht (< 0.5 pF) - Aitab vähendada elektrilist müra ja soovimatut signaalihäiret isoleeritud ringkondade vahel.

• Standardne 6-pinnine kahekordne pinna-installatsioon (DIP) - Kasutab laialdaselt toetatud pakendi formaati, mida on lihtne paigaldada PCB-dele ja breadboardidele.

• Infrapunale LED ja fototransistori väljund - Kasutab valgusele põhinevat signaali edastamist ohutu ja usaldusväärse elektrilise isolatsiooni saavutamiseks.

• Hea müra immuunsus - Aitab parandada signaalistabiilsust tööstuslikes ja lülituskeskkondades elektriliste häiretega.

• Lihtne ringkonna integreerimine - Nõuab vaid mõnda välist komponenti, muutes selle sobivaks algaja ja professionaalsete vooluringide kavandamiseks.

• RoHS ja WEEE kinnitatud - Vastab keskkonna- ja ohtlike materjalide ohutusstandarditele kaasaegses elektroonikas.

• Usaldusväärne elektriline isolatsioon - Takistab otsest elektriühendust juhtimis- ja toitekaablite vahel, parandades süsteemi ohutust.

• Madala hinnaga isolatsiooni lahendus - Kasutatakse sageli taskukohastes tööstuslikes, tarbijate ja sisse ehitatud elektroonikarakendustes.

4N35 maksimaalsed pinged

• Võrdlev jälgimisindeks - 175. Näitab materjali vastupidavust elektrilisele jälgimisele selle pinnal.

• Isolatsiooni takistus 25°C juures - 10¹² Ω. Näitab väga kõrget takistust sisendi ja väljundi vahel toatemperatuuril.

• Isolatsiooni takistus 100°C juures - 10¹¹ Ω. Näitab, et isolatsioon jääb tugevaks isegi kõrgel temperatuuril.

• Säilitustemperatuur - -55°C kuni +150°C. Ohutu temperatuuri vahemik, kui 4N35 on salvestatud, kuid mitte töötav.

• Töötemperatuur - -55°C kuni +100°C. Ohutu töötemperatuuri vahemik normaalses kasutuses.

• Ühendustemperatuur - 100°C. Maksimaalne sisemine pooljuhtühenduse temperatuur.

• Jootmistemperatuur - 260°C. Maksimaalne temperatuur, mis on lubatud jootmise ajal lühikese aja jooksul.

• Tagasitõmbe pinge - 6 V. Maksimaalne tagasivoolu pinge, mida sisendi LED suudab taluda.

• Eesmine vool - 50 mA. Maksimaalne konstantne vool, mis on lubatud sisendi LEDis.

• Tõukevool - 1 A. Maksimaalne lühike impulssvool, mida LED suudab taluda.

• Sisendi võimsuse hajumine - 70 mW. Maksimaalne võimsus, mida sisepool saab ohutult hajutada.

• Kollektori-emissateri purunemisvool - 70 V. Maksimaalne pinge, mida väljundtransistor suudab kollektorist emissatermini blokeerida.

• Emissater-base purunemisvool - 7 V. Maksimaalne tagasivoolu pinge, mis on lubatud emissater ja baasi vahel.

• Kogujakäik - 50 mA. Maksimaalne pidev vool, mis on lubatud fototransistori väljundi kaudu.

• Tippkogujakäik - 100 mA. Kõrgeim lühiajaline väljundvool, mis on lubatud kuni 1 ms.

• Väljundi Võimsuse Kadu - 70 mW. Maksimaalne võimsus, mida väljundtransistor suudab ohutult hajutada.

• Isolatsioonitesti Pinge - 5000 VRMS. Testitud pinge isolatsiooni tugevus sisendi ja väljundi vahel.

• Libisemise vahemaa - ≥ 7 mm. Minimaalne pinna vahemaa sisendi ja väljundi pinnihävitamiseks ohutuse tagamiseks.

• Tühimiku kaugus - ≥ 7 mm. Minimaalne õhuvahe sisendi ja väljundi juhtelementide vahel.

• Isolatsioonipaksus Emitter ja Detektor vahel - ≥ 0,4 mm. Füüsiline isolatsioonipaksus LED-i ja fototransistori vahel.

Tavalised 4N35 optokoppleri rakendused

Mikrokontrollerite isolatsioon

4N35-d kasutatakse sageli mikrokontrollerite, näiteks Arduino, Raspberry Pi, PIC ja STM32 isolatsiooniks kõrgpingeringidest. Elektriline isolatsioon aitab kaitsta tundlikke GPIO-pinne pingetippude, elektrilise müra ja juhuslike lühiste eest. Paljudes manustatud süsteemides võimaldab 4N35 ohutut suhtlust madalpinge digitaalsete loogikate ja tööstuslike või energia juhtimise ringide vahel.

Releejuhtimise ringid

Paljud relee juhtimisringid kasutavad 4N35-d kontrollpoolsuse eraldamiseks relee lülitamise poolest. See isolatsioon aitab kaitsta madalpinge kontrollereid relee mähise tagasivoolu EMFi, lülitusülekannete ja suure voolu müra eest. Seda leidub sageli automatiseerimissüsteemides, nutikodude seadmetes ja tööstuslikes juhtimismoodulites.

SMPS Tagasiside Isolatsioon

Lülitusrežiimi toiteallikad (SMPS) kasutavad sageli optokopplereid nagu 4N35 isoleeritud tagasiside juhtimiseks. Optokopluer edastab tagasiside signaalid sekundaarpoolt esmasele poole, säilitades samal ajal ohutu elektrilise isolatsiooni. See aitab reguleerida väljundpinget, luues samal ajal otsese elektrilise ühenduse kõrgpingete ja madalpinge sektsioonide vahel.

PLC ja Tööstuslikud Automatiseerimissüsteemid

Tööstuslikud juhtimissüsteemid kasutavad sageli 4N35-d signaalide isolatsiooniks PLC-de, andurite, aktuaatorite ja mootori juhtide vahel. Töötlus keskkondades on tavaliselt elektriline müra, pingetipud ja maandumise probleemid, seega parandab optiline isolatsioon süsteemi usaldusväärsust ja kaitseb tundlikke juhtimis elektroonikat.

AC Koormus ja TRIAC Juhtimisringid

4N35 võib kasutada AC lülitus- ja TRIAC juhtimisringides, kus madalpinge kontrollereid on ohutu suhelda kõrgepinge AC koormustega. Optokopluer aitab isoleerida juhtimisringi ohtlikust AC võrgu pingest, parandades kasutaja ohutust ja ringkonnakaitset valgusdimmerites, kütteseadmeline juhtimises ja seadme juhtides.

Mootori juhtimine ja Juhtimisringid

Mootorijuhtimissüsteemid kasutavad sageli 4N35-d PWM-signaalide, juhtloogika või tagasiside liinide eraldamiseks müra tekitavatest mootori toite ringidest. Isolatsioon aitab vähendada induktiivsete koormuste, lülitusmüra ja äkiliste pinge tipu põhjustatud häireid, mis tekivad alalisvoolu ja tööstuslike mootorite tõttu.

Signaali Isolatsioon Erinevate Pingetasemete vahel

4N35 on kasulik süsteemides, kus seadmed töötavad erinevatel pingetasemetel. Näiteks saab 3,3 V mikrokontroller ohutult suhelda 12 V või 24 V ringiga optilise isolatsiooni kaudu. See takistab otsest elektrilist ühendust ja võimaldab siiski signaali edastamist kahe ringi vahel.

Aku juhtimise ja laadimise süsteemid

Aku laadimisringid ja akude haldamise süsteemid kasutavad mõnikord 4N35-d seire- ja isoleeritud juhtimisfunktsioonide jaoks. Isolatsioon aitab täiustada ohutust kõrgepinge akusüsteemides, eraldades madalpinge seirekringid laadimis- või võimsusastmest.

Mürasolek Helis ja Kommunikatsiooniringides

4N35 võib aidata vähendada maandusprobleeme ja elektrilist häiretegevust mõnedes side- ja helisüsteemides. Signaalitee isoleerimise kaudu aitab optokopluer vähendada soovimatut müra, mis võib mõjutada signaali kvaliteeti ja süsteemi stabiilsust.

Digitaalne Lülitus ja Loogika Liidese loomine

Digitaalsed lülitusringid kasutavad sageli 4N35-d isoleeritud transistorilülitina. Fototransistori väljund võib liidestuda loogikaväravate, loendite, taimerite või digitaalsete kontrolleritega, säilitades samal ajal ohutu eraldatuse erinevate ringide sektsioonide vahel.

4N35 tüüpilised ringide näited

MIDI sisendi isolatsiooniring 4N35 optokoppleri kasutades

Selles MIDI sisendi ringis kasutatakse 4N35 optokopplit, et ohutult isoleerida MIDI vastuvõtja edastava seadme eest. Sisse tulev MIDI signaal läbib voolu piiraineid ja müra filtreerimise komponente enne, kui see juhib 4N35 sisse\s\ LED-i. Kui MIDI signaal on aktiivne, kiirgab optokoppli sees olev LED infrapunavalgust, mis lülitab sisse väljundpooluse sisemise fototransistori. See fototransistor genereerib seejärel isoleeritud MIDI väljundsignaali, mis on märgistatud "MIDI In."

See optiline isolatsioon on MIDI süsteemides väga oluline, kuna erinevad heliseadmed võivad kasutada eraldi toiteallikaid ja maapinna ühendusi. Ilma isoleerimiseta võivad soovimatud maapinna tsüklid ja elektriline müra mõjutada signaali kvaliteeti või kahjustada ühendatud seadmeid. Ringis olevad ferriithelmestikud aitavad kärpida kõrgsageduslikku müra, samas kui pull-up takisti võimaldab väljundtransistoril genereerida stabiilse digitaalset signaali vastuvõtvasse ringi.

Põhialuste Arduino isoleerimisliidese ring, kasutades 4N35 optokopplit

See Arduino liidese ring kasutab 4N35, et isoleerida väline signaaliallikas Arduino sisendsalad. Väline sisendsignaal läbib takistit R1, mis piirab optokoppli sees oleva LED-i voolu. Kui sisendsignaal rakendatakse, lülitub sisse sisemine LED ja kiirgab valgust, mis aktiveerib väljundpoole fototransistori. See fototransistor tõmbab seejärel Arduino sisendliini maapinna poole, võimaldades Arduino-l signaali ohutult tuvastada.

Pull-up takisti, mis on ühendatud 5V-ga, aitab luua puhta digitaalset loogikataset Arduino sisendsalale. Kuna signaal edastatakse valguse läbi, mitte otsese elektrilise ühenduse kaudu, jääb Arduino elektriliselt isoleerituks välistest ringidest. See aitab kaitsta mikrojuhtimisseadet pingetippude, elektrilise müra ja juhusliku kõrgepinge kokkupuute eest, mis on tavaline tööstuslikes või mootori juhtimise keskkondades.

4N35 vs muud populaarsed optokopplid

4N35 vs PC817

4N35 ja PC817 on mõlemad fototransistoriga optokopplid, mida kasutatakse signaali isoleerimiseks. 4N35 annab juurdepääsu sisemise transistoribaasi mähisele, võimaldades lisakontrolli ja ringi paindlikkust, samas kui PC817 kasutab lihtsamat 4-pinnalist kujundust. PC817 on sageli eelistanud kompaktsete, madala hinnaga isoleerimisringide ja SMPS tagasiside rakenduste puhul. 4N35 on üldiselt parem valik, kui on vajalik reguleeritav transistorikäitumine või paindlikumad väljundkonfiguratsioonid.

4N35 vs 4N25

4N35 ja 4N25 omavad sarnaseid fototransistori väljundeid ja pakuvad mõlemad optilist isolatsiooni. Siiski pakub 4N35 tavaliselt kõrgemat CTR-i ja paremat jõudlust vanema 4N25 kujunduse ees. Kuigi 4N25 jääb sobivaks lihtsate isoleerimisringide ja pärandite süsteemide jaoks, eelistatakse 4N35-d tavaliselt uute kujunduste puhul, kuna see pakub usaldusväärsemat lülitust ja paremat signaaliedastus efektiivsust.

4N35 vs MOC3021

4N35 ja MOC3021 teenivad erinevaid eesmärke, kuigi need on mõlemad optokopplid. 4N35 kasutab fototransistori väljundit ja on mõeldud DC signaalide isoleerimiseks, mikrojuhtmete liidestamiseks ja juhtimistingimustele. MOC3021 kasutab TRIAC-juhtiväljundit, mis on spetsiaalselt mõeldud TRIACide aktiveerimiseks vahelduvvoolu energiahallitsuse rakendustes. Loogika tasandi signaali isoleerimiseks on 4N35 parem valik, samas kui MOC3021 on sobivam vahelduva koormuse lülitamiseks, dimmerite ja võrgu toite juhtimisse.

Tootja

Vishay Intertechnology on üks peamisi 4N35 optokopplite tootjaid ja on laialdaselt tuntud usaldusväärsete diskréetsete pooljuhtide ja passiivsete elektrooniliste komponentide tootmise poolest. Vishay valmistamisvõime sisaldab suures mahus pooljuhtide valmistamist, automatiseeritud kokkupanekut, täppistestimist, optilise isoleerimistehnoloogia tootmist ja ranget kvaliteedikontrolli, mis on mõeldud rahvusvaheliste usaldusväärsuse ja ohutuse standardite täitmiseks.

Korduma kippuvad küsimused FAQ]

1. Miks on elektriline isolatsioon tähtis 4N35 kasutamisel?

See kaitseb madalpinge ringe pingetippude, müra ja maapinna tsüklitelt, edastades signaale valguse kaudu, mitte otsese elektrilise kontakti kaudu.

2. Kuidas mõjutab 4N35 fototransistor lülitamise jõudlust?

Fototransistor lülitub sisse, kui ta saab valgust LEDilt. See töötab hästi mõõduka kiiruselt lülitamiseks, kuid ei ole sobiv kõrge kiirusel andmesignaalide jaoks.

3. Mida juhtub, kui LED-i sisendtakisti on vale?

Takisti, mis on liiga madal, võib LED-i kahjustada, samas kui liiga kõrge takisti võib põhjustada nõrka või ebastabiilset väljundlülitust.

4. Kuidas erineb 4N35 MOC3021-st?

4N35-l on fototransistoriga väljund DC signaali isolatsiooniks, samas kui MOC3021 on loodud TRIAC-ide aktiveerimiseks AC koormuse juhtimisel.

5. Kuidas 4N35 vähendab müra ja maapinna sildu?

See eraldab sisendi ja väljundi maapinnad, nii et soovimatu vool ja häired ei saa kergesti liikuda ühendatud ringide vahel.