El optoacoplador - ¿Qué es el CTR?

Adaptación del post original de  Neteo


La CTR (Current Transfer Ratio o Razón de Transferencia de Corriente en español) es un parámetro fundamental de los optoacopladores.

Como ya recordamos de la entrada donde los presentamos, un optoacoplador analógico clásico, con un fotodiodo infrarrojo  (emisor) y un fototransistor (detector) que nos ofrece en su salida los pines Colector-Emisor, para tomar allí “en forma aislada y proporcional”, las variaciones de intensidad luminosa que entregue el LED infrarrojo.

Con esta imagen en mente,  la interpretación más sencilla que podemos al significado del parámetro CTR es el siguiente: un CTR del 100% nos ofrece una relación de corrientes 1 a 1 en la entrada y la salida. Esto es: por cada mA que circule por el diodo emisor, circulará un mA en el circuito Colector – Emisor en el fototransistor de salida.

Veamos algunas particularidades que debemos tener en cuenta al momento de leer la hoja de datos de un PC817: un optoacoplador analógico clásico, con un fotodiodo infrarrojo  (emisor) y un fototransistor (detector) que nos ofrece en su salida los pines Colector-Emisor, para tomar allí “en forma aislada y proporcional”, las variaciones de intensidad luminosa que entregue el LED infrarojo

Para saber cuál es la  “corriente segura de trabajo” tenemos dos métodos: 

1.- observando las curvas presentes en las hojas de datos que nos muestren los valores usuales dentro del “Área de Operación Segura” (SOA, Security Operation Area). 

En el gráfico mostrado abajo  es el área que se encuentra debajo de la línea de puntos.

Para ejemplo, podemos observar que con una corriente de LED de 5mA, 10mA (y un poco más también) podemos trabajar sin problemas en todo el rango de tensiones (entre colector y emisor) que permite aprovechar el fototransistor del PC817. Observa que si lo haces trabajar con una corriente de LED de 20mA no podrás llegar a emplear valores de tensión de 6Volts en el fototransistor. Hasta podríamos decir que trabajar con 5Volts sería estar muy cerca de la zona “no segura”.  

Es por ello que no solo debemos limitarnos a verificar en la hoja de datos las características individuales de LED del optoacoplador con el que queramos trabajar, sino que hay que mirar los elementos individuales también en conjunto, buscando el Área de Operación Segura del Componente.

Si fuera solo así, la hoja de datos del PC817, nos dice que el LED emisor podría llegar incluso a manejar corrientes de hasta 1A de forma pulsada y de 50mA en continua.

De modo que volviendo a la pregunta de qué es el CTR, y sabiendo ahora que es la relación de corrientes entre la etapa de entrada y la de salida del optoacoplador, si miramos la hoja de datos del PC817, veríamos  que

a una alimentación de 5Volts Vce (Tensión Colector – Emisor), el CTR = 500% de un PC817 está ubicado en apenas algo menos de 5mA de corriente de LED.

Aunque realmente la hoja de datos solo te garantiza un máximo de 30mA.

En cambio, si el CTR podría llegar hasta cerca de los 700% si reducimos la corriente del LED a 2,5mA.

Analizaremos este comportamiento en una video más adelante.

En función de esto, ya estamos en condiciones de saber una de las bases fundamentales para trabajar con un optoacoplador analógico: Esto es, cuánta corriente necesita el LED para trabajar en forma segura y de qué modo se comportará la salida, con cada mA de trabajo en el LED.

En función de esto, ya estamos en condiciones de saber una de las bases fundamentales para trabajar con un optoacoplador analógico: Esto es, cuánta corriente necesita el LED para trabajar en forma segura y de qué modo se comportará la salida, con cada mA de trabajo en el LED.

Por último, y aunque no hayamos tratado todavía el comportamiento dinámico de las señales, tendremos que tener en cuenta que la CTR (Current Transfer Ratio), se verá afectada por la temperatura como todos los semiconductores, como también le sucede con la frecuencia.