Optocoupler, hay còn được gọi là bộ cách ly quang hoặc optoquang, là một linh kiện quang điện tử có khả năng truyền tín hiệu điều khiển giữa hai mạch hoạt động ở mức điện áp khác nhau bằng cách sử dụng ánh sáng.
Ưu điểm chính của optocoupler là khả năng cách ly điện áp giữa các mạch đầu vào và đầu ra. Sự tiếp xúc duy nhất giữa đầu vào và đầu ra của optocoupler là một dải ánh sáng. Điện trở cách ly giữa hai mạch có thể lên tới hàng ngàn Megaohm. Điều này làm cho optocoupler thích hợp cho các mạch có điện áp cao và có thể có điện thế khác nhau lên đến vài nghìn volts.
Opto Quang được cấu tạo từ hai thành phần chính:
Phần phát ánh sáng: Thường là một diode phát quang (LED - Light Emitting Diode), nằm ở phía đầu vào. Nhiệm vụ của phần này là chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu ánh sáng.
Phần nhận ánh sáng: Đây là loại linh kiện có khả năng dò và phát hiện ánh sáng từ phần phát. Phần này chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện. Các loại linh kiện này có thể là photodiode, transistor quang, quang trở, SCR quang hoặc TRIAC quang.
Cả hai thành phần này thường được tích hợp bên trong một vỏ bọc kín và được điều chỉnh để phù hợp với nhau, tạo ra các bước sóng phù hợp để đạt được sự ghép nối tối đa.
Nguyên lý hoạt động của opto (optocoupler) dựa trên sự kích hoạt của một dãy các thành phần quang điện tử, thường là một đèn LED (Light Emitting Diode) và một photo transistor hoặc photo diode.
Khi một dòng điện nhỏ đi qua hai đầu của đèn LED trong opto, đèn sẽ phát ra ánh sáng. Ánh sáng này sau đó sẽ kích hoạt photo transistor hoặc photo diode, mở cho dòng điện chạy qua. Quá trình này tạo ra hai mức độ chính của ánh sáng:
Cường độ ánh sáng đủ mạnh: Trong trường hợp này, transistor cảm quang đạt trạng thái bão hòa, khiến cho optocoupler thực hiện truyền tín hiệu logic. Điều này có thể được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như truyền tín hiệu điều khiển.
Cường độ ánh sáng yếu: Trong trường hợp này, transistor cảm quang không đạt trạng thái bão hòa. Optocoupler phải thực hiện truyền tín hiệu analog. Tuy nhiên, chế độ này có đoạn tuyến tính hẹp và tín hiệu truyền có thể không được đảm bảo chính xác. Do đó, chế độ này thường không được sử dụng rộng rãi.
Opto (optocoupler) được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và điện tử với các ứng dụng chính sau:
Bảo vệ và cách ly: Trong các hệ thống điện tử, opto được sử dụng để cách ly giữa các mạch điều khiển và mạch công suất. Điều này đảm bảo rằng khi các sự cố xảy ra trên một mạch, như chập cháy hoặc tăng áp đột ngột, không làm ảnh hưởng đến các thành phần khác trong hệ thống.
Chuyển đổi tín hiệu: Opto được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu giữa các thiết bị hoạt động ở điện áp cao và các mạch logic hoạt động ở điện áp thấp. Điều này giúp giữ cho các mạch logic điện áp thấp không bị ảnh hưởng bởi các biến động điện áp từ các thiết bị hoạt động ở điện áp cao.
Cách ly nhiễu: Trong các ứng dụng nơi mà sự cách ly giữa hai mạch là cần thiết để ngăn chặn nhiễu, opto được sử dụng để ngăn chặn nhiễu được truyền từ một mạch sang mạch khác. Điều này đặc biệt quan trọng khi kết nối giữa các mạch thu thập thông tin điện áp cao và các mạch logic điện áp thấp, nơi mà các tín hiệu nhiễu có thể gây ra sự cố hoặc lỗi trong hệ thống.
