¿Qué es un optoaislador y cómo funciona?

Un optoaislador (también conocido como acoplador óptico, fotoacoplador, optoacoplador) es un dispositivo semiconductor que transfiere una señal eléctrica entre circuitos aislados usando luz.

Estos componentes electrónicos se usan en una amplia variedad de comunicaciones y sistemas de monitoreo que usan aislamiento eléctrico para evitar que los emisores de alto voltaje afecten los circuitos de menor potencia que reciben una señal.

El esquema de un optoaislador consta de un emisor, en este caso un diodo emisor de luz infrarroja (IRED) o diodo láser para la transmisión de la señal de entrada y un fotosensor (o fototransistor) para la recepción de la señal. De esta manera, la señal de entrada puede generar energía eléctrica o modular una corriente eléctrica que proviene de un dispositivo electrónico u otra fuente de alimentación.

Cuando la corriente de entrada se aplica al fotodiodo LED (un tipo común de fotosensor), se produce luz infrarroja y pasa a través del material dentro del aislador óptico. El haz viaja a través de un espacio transparente y es captado por el receptor, que actúa como convertidor. Usando el aislamiento de la señal, el sensor puede transformar la luz modulada nuevamente en una señal de salida.

El lado de entrada de los optoaisladores podría ser una fotorresistencia, un fotodiodo, un fototransistor, un rectificador controlado por silicio o un triac. Un relé de estado sólido optoacoplado contiene un optoaislador de fotodiodo que activa un interruptor de alimentación en el lado de salida, generalmente un par complementario de MOSFET.

Los equipos electrónicos, como los microcontroladores, las placas de circuitos impresos y los transformadores, están sujetos a picos de voltaje por transmisiones de radiofrecuencia, rayos y picos en los voltios de la fuente de alimentación.

Los optoaisladores basados ​​en fotorresistores se utilizaron por primera vez en 1968 en las industrias del audio y la música para evitar interrupciones en equipos como los amplificadores de guitarra. Los optoaisladores ofrecen una forma segura de hacer que los componentes de alto voltaje y los dispositivos de bajo voltaje funcionen juntos de manera proporcional.

El optoaislador está encerrado en un solo dispositivo (ver imagen) y tiene la apariencia de un circuito integrado o un transistor con cables adicionales. A través de la automatización, las organizaciones pueden usar optoacopladores para aislar los circuitos de baja potencia de los circuitos de salida de mayor potencia y eliminar el ruido eléctrico de las señales.

Los optoaisladores son los más adecuados para aislar el voltaje de las señales digitales, pero también se pueden usar para transferir señales analógicas.

El aislamiento de cualquier tasa de datos superior a 1 megabit por segundo (Mbps) se considera de alta velocidad. La velocidad más común disponible para optoaisladores digitales y analógicos es de 1 Mbps, aunque también están disponibles velocidades digitales de 10 Mbps y 15 Mbps.

Los optoaisladores se consideran demasiado lentos para muchos usos digitales modernos, pero los investigadores han creado alternativas desde la década de 1990.

En las comunicaciones, los optoaisladores de alta velocidad se utilizan en fuentes de alimentación para servidores y aplicaciones de telecomunicaciones, por ejemplo, la tecnología Power over Ethernet (PoE) para redes LAN Ethernet con cable. Los componentes del optoaislador también pueden proteger los cables Ethernet y de fibra óptica de sobretensiones eléctricas. En los teléfonos VoIP, las señales eléctricas se pueden aislar mediante un optoacoplador de salida de transistor.

Aunque ya no es común, donde los módems se usan para conectarse a las líneas telefónicas, el uso de optoaisladores permite que una computadora se conecte a una línea telefónica sin riesgo de daños por sobretensiones o picos eléctricos. En este caso, se emplean dos optoaisladores en la sección analógica del dispositivo: uno para señales aguas arriba y otro para señales aguas abajo. Si ocurre una sobretensión en la línea telefónica, la computadora no se verá afectada porque el espacio óptico no conduce la corriente eléctrica.