PC817 — транзисторная оптопара в корпусе DIP-4

Распиновка

Вход и выход разнесены по разным сторонам корпуса: выводы 1–2 и 3–4 лежат в рядах на расстоянии 7,62 ± 0,30 мм, а внутри ряда шаг 2,54 ± 0,25 мм. Корпус по чертежу Sharp — 4,60 ± 0,35 мм вдоль ряда и 6,5 ± 0,5 мм поперёк. Та же разводка у Vishay TCET1100 и у большинства четырёхвыводных оптопар других производителей, но это не правило: прежде чем ставить замену, сверяют рисунок выводов в её даташите.

Группы CTR и обозначения

Обозначение у Sharp — PC817X, затем цифра выбора групп и окончание: NSZ1B — выводы для монтажа в отверстия, в пеналах по 100 штук; NIP1B — выводы для поверхностного монтажа, в ленте по 2000 штук. На корпусе пишут PC817 и букву группы. Ток коллектора по таблице исполнений — при IF = 5 мА, VCE = 5 В и 25 °C; столбец CTR — наш пересчёт как IC / IF.

В самом даташите есть несогласованность: на первой странице CTR указан как 50–400 %, а таблица характеристик и таблица исполнений дают ток коллектора до 30 мА при 5 мА на входе, то есть до 600 %. Для расчёта схемы важна нижняя граница — 50 % без выбора группы, — а она в обоих местах одинакова.

Характеристики

По таблицам на с. 4 даташита, при 25 °C:

Sharp предупреждает о двух вещах. При токе светодиода меньше 1 мА разброс CTR растёт, поэтому так экономить не стоит. А излучение светодиода со временем слабеет — в расчёт закладывают падение на 50 % за 5 лет работы.

Подключение к микроконтроллеру

Типовая схема — светодиод от вывода микроконтроллера через резистор, на выходе коллектор подтянут резистором к питанию принимающей стороны, эмиттер — на её общий провод. Когда светодиод горит, транзистор открывается и выход прижимается к нулю: схема инвертирует сигнал.

Наш расчёт для развязки сигнала 3,3 В в 3,3 В с подтяжкой 4,7 кОм. Чтобы транзистор насытился, ему нужен ток 3,3 / 4700 ≈ 0,7 мА. При IF = 5 мА (резистор 430 Ом от 3,3 В) даже худший экземпляр без группы с CTR 50 % даёт 2,5 мА, а после старения светодиода вдвое — около 1,25 мА: запас почти двукратный. С группой C или D ток светодиода можно уменьшить, но не ниже 1 мА. Пересчитать под свои напряжения и посмотреть, как CTR меняется с током и температурой, можно в калькуляторе оптопары.

Чем больше сопротивление подтяжки, тем меньше ток и медленнее выключение: фронты в таблице даны для нагрузки 100 Ом, а с килоомами они растягиваются (рис. 13 даташита — справочный). Для частот выше нескольких килогерц нужна быстрая оптопара с логическим выходом — 6N137 — или цифровой изолятор, например ISO7741.

Обратная связь в сетевом блоке питания

Чаще всего PC817 встречается в обратной связи обратноходовых блоков питания: на вторичной стороне светодиод управляется TL431, а фототранзистор на первичной стороне меняет напряжение на входе обратной связи ШИМ-контроллера, например UC3842. Здесь важны изоляция 5 кВ и разброс CTR: от него зависит коэффициент усиления петли, поэтому при замене оптопары на другую группу петлю стоит проверить заново.

Аналоги

Четырёхвыводные транзисторные оптопары других производителей разведены так же и близки по параметрам, но различаются VCEO, рабочей температурой, допусками по изоляции и границами групп CTR. Vishay TCET1100 — та же разводка, VCEO 70 В вместо 80 В, температура до −40 °C и усиленная изоляция по VDE, но в даташите она помечена как не рекомендуемая для новых разработок. Если нужен вывод базы для ускорения или подстройки — 4N25 и 4N35 в корпусе DIP-6. Остальные карточки — в разделе «Оптопары».