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技術・品質情報

フォトカプラ(フォトトランジスタ カプラ)

概要

発光素子と受光素子を対向させ、1つの樹脂パッケージに入れたもので、発光素子(赤外発光ダイオード)が入力側、受光素子(フォトトランジスタなど)が出力側になります。
入出力間は電気的に絶縁されており、入力側の発光素子で電気信号を光に変換し、この光を受光素子で受け電気信号に変換し取り出します。光により信号を伝える素子で、回路間の電気的絶縁やノイズ・カットに使用されます。
例えばエアコンなどでマイコンを使った低圧回路(5V)とモータを制御する高圧回路(200V)は電源電圧が異なるため直接接続できません。この時、フォトカプラは信号のみを光で伝えることができます。

特長

  • 入出力間が電気的に絶縁できる
  • 信号伝達は一方向性のため、出力側でのノイズが入力側に影響しない

用途

フォトカプラは、回路間インターフェイス等に使われ、主に回路間の絶縁に使われます。

  • 電源部(高圧側と低圧側の分離)
  • 電話回線と電話機間の信号伝送など

基本構成図

内部構造図

海外安全規格について

電気製品の電気絶縁用として使用されるフォトカプラなどに対して、人体への感電、火災に対する使用者保護の為、各国では用途に応じて安全規格を定めています。

海外安全規格の種類

  • フォトカプラといった、部品に対しての安全規格→各安全規格の認定証
    UL(アメリカ)、VDE(ドイツ)、CSA(カナダ)
  • 部品が搭載されるセット機器に要求される安全規格(EN規格)に対する適合証明。
    適合証明発行機関:BSI(イギリス)、SEMKO(スウェーデン)、DEMKO(デンマーク)、NEMKO(ノルウェー)、FIMKO(フィンランド)

用語の説明

特長 解説
絶縁耐圧(Viso) 絶対最大定格で規定される入出力間の絶縁度を保証する最大交流電流値、フォトカプラは、電位の異なる回路の接続に用いられる場合がかなりあり、特長のひとつになっています。一般に、入出力間絶縁耐圧は“ACまたはDC何kV、何分間”という表現で規格化されていますが、いったん絶縁破壊を起こすと素子の破壊だけにとどまらず、システムの誤動作につながる恐れがあります。このため電流伝達比とならんで、フォトカプラを選ぶうえでの重要な要素です。 (シャープの製品は、2重トランスファ構造による高絶縁耐圧品で、5000Vrmsを保証しているものが主流です。)
電流伝達比(CTR) 電流伝達比(以下CTRと記す)とは、入力電流(IF)に対する光電流(IC)の比。

CTR = IC (出力側光電流) / IF (入力側順電流) × 100(%)

CTRは、フォトカプラを選ぶうえで重要な要素の一つであり、この特性はフォトトランジスタの構造により大きく異なります。たとえば、ダーリントン接続されたフォトカプラは少ない入力電流を得ることができます。しかし、同じ構造のフォトトランジスタを使用したフォトカプラにおいても、素子によりCTRに多少の差がありますので、入力側の駆動能力や出力側の必要電流などを考慮して選ぶ必要があります。
また、この電流伝達比は使用温度、長期間の連続使用による経年変化などの影響をうけるので回路設計の際は考慮の必要があります。
AC入力対応型 入力側の赤外発光ダイオードを逆並列に接続してあるタイプで、AC(交流)入力に対応しております。
      

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