183466. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és áramköri elrendezés optocsatolók szimmetria hibáinak kompenzálására
1 183466 2 A találmány tárgya eljárás és áramköri elrendezés optocsatolók szimmetria hibáinak kompenzálására. Mint ismeretes, az optocsatolók gyakran kerülnek alkalmazásra elektromos áramkörökben, amikor az áramkör egyes részeit elektromosan szigetelni kell az áramkör többi részétől. Ilyen esetekben az átviendő jelet fénnyé alakítják, majd a fényt érzékelik és újból mint elektromos jelet vezetik tovább. Az elektromos jelet a leggyakrabban fényemittáló elemmel alakítják át fénnyé, majd az így átalakított fényt fényérzékelő elemmpl érzékelik és alakítják vissza elektromos jellé. A fényemittáló elemek és a fényérzékelő elemek elterjedésével az utóbbi időben az optocsatolók alkalmazásának jelentős fejlődése figyelhető meg. Az ismert megoldásoknál az optocsatoló tehát magába foglal egy fényemittáló diódát, — amely egy meghatározott helyzetbe van állítva — és fényérzékelő diódát, amely a fényemittáló dióda fényét érzékeli. Egy ilyen elrendezésnél fontos, hogy a fényemittáló és a fényérzékelő dióda egymással szemben legyenek. Azokban az optocsatolókban, amelyekben a dielektrikum levegő vagy vákuum, a megfelelő átütési szilárdság elérése végett, az optoelemeket egymástól távol kell elhelyezni. Az ilyen elrendezés hátránya, hogy a fényérzékelő elem megvilágítása kicsi, ami a csatolási tényezőt lerontja. További nehézséget jelent az optikai elemek olyan mechanikai rögzítése, amely mikrofoniamentességet biztosít, ugyanakkor idő és hőmérséklet-stabilitása megfelelő. További problémát jelentenek a megoldásoknál az optocsatoló hermetikus lezárása. A 3.636.358 lajstromszámú USA szabadalmi leírás olyan optocsatolót ismertet, amelynél a fényemittáló és fényérzékelő dióda egy fényvezető anyagon át van egymáshoz kapcsolva. Kis méretű, kiöntéssel lezárt optocsatoló alakítható ki közös félvezető alapú hordozón félvezető technológiával. Ilyen megoldást ismertet a 4.112.308 lajstromszámú USA szabadalmi leírás, amelynél az optoeiemek egymáshoz viszonyított geometriája kiöntéssel a megszilárdulás során nem változik meg. A szükséges optikai szimmetria azonban a műgyanta határfelületén fellépő reflexiók miatt nem tartható kézbe. További hátránya ezen megoldásnak, hogy közös félvezető hordozó miatt viszonylag alacsony átütési szilárdság érhető el. Ugyanakkor nagy lesz az elemek közötti kölcsönös kapacitás. A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése és olyan optocsatoló kompenzálást eljárás és áramköri elrendezés kialakítása, amely lehetővé teszi az optocsatoló utólagos szimmcirizálásáí a kiöntő gyanta megszilárdulása után is. További cél, hogy kapacitív elemek kialakításával a közös rnódusú elnyomás megnőjön. A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelőéin az optocsatolók szimmetria hibáinak a kompenzálásában jelölhetjük meg, különös tekintettel a nagy átütési szilárdságú fényvisszacsatolt analóg típusokra. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat egyszerűen megoldódik, ha lehetővé tesszük, hogy az optocsatolót a kiöntőgyanta megszilárdulása előtt és után optikailag hangolni tudjuk, és kisméretű Kapacitív elemek kialakításával járulékos kapacitásokat hozzunk létre. A találmány szerinti eljárás tehát olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, amelynél az optocsatolót egy fényemittáló és két fényérzékelő elemből alakítjuk ki. Az egyik fényérzékelő elemmel, előnyösen diódával, a fénymodulációt linearizáljuk, a másik fényérzékelő elemmel a galvanikusan leválasztott jelet továbbítjuk. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy az azonos paraméterekkel rendelkező "enyérzékelő elemekből fényérzékelő párokat alakítunk ki. Ezután a fényemittáló- és a két fényérzékelő elemből mechanikailag szimmetrikus geometriai alakzatot hozunk létre, majd a három optikai elemet fényáteresztő műgyantával kiöntjük. A műgyanta megszilárdulása előtt az optocsatolót elektromosan szimmetrizáljuk, és az optikai térben elhelyezett fényelnyelő és/vagy fényvisszaverő szervek állításával a műgyanta megszilárdulásakor keletkezett asszimmetriát kompenzáljuk. A kapacitív áthatásokat kapacitív elemek elhelyezésével kapacitív híd segítségével kompenzáljuk. A találmány értelmében célszerű, ha a három optikai elemet síkban egy egyenlő szárú háromszög csúcsainál helyezzük el úgy, hogy a fényemittáló elém a háromszög alapvonalával szemben legyen. Nevezetesen célszerű, ha a kiöntés előtt az optikai térben előnyösen két, fényáteresztő anyagból készített, belül menetes csövet helyezünk el az alapsikkal párhuzamosan, vagy az alapsíkra merőlegesen. Célszerű még az is, ha fotodiódák esetén a fényemittáló elem felé néző elektródát földeljük. Célszerű továbbá, ha a két fényérzékelő elem mellett elhelyezett fémelektródával, vagy fémelektródákkal kapacitív hidat alakítunk ki. Célszerű az olyan megoldás is, ha a három optikai elem közül az egyiket, előnyösen a fényemittáló elemet, állíthatóan helyezzük el, és az elem beállítását elektronikus indikálással a műgyanta öntés után, de annak megszilárdulása előtt végezzük. Célszerű továbbá, hogy a kiöntést olyan műgyantával végezzük, amelynek térfogatváltozása a megszilárdulás után minimális, valamint a kiöntés utá. optikailag és mechanikailag stabil tulajdonságú. Nevezetesen célszerű még, ha a kompenzálást a fényemittáló elem által kibocsátott fény hullámhosszán fényelnyelő, illetve fényvisszaverő szigetelő anyagból kialakított, például menetes orsókkal végezzük, melyek a menetes csövekbe becsavarhat ák, és állíthatók, majd a beállítás után ezeket rögzítjük. Célszerű még az is, lia a menetes orsókon sík felület kialakításával a beállítás hatásosságát megnöveljük. A találmányt részletesebben rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti optocsatoló néhány példaként! kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés egy példakénti kiviteli alakja, a 2. ábra a találmány szerinti optocsatoló felülnézete, a 3. ábra a találmány szerinti menetes csavarorsó egy példakénti kiviteli alakja. Az 1. ábra a találmány szerinti optocsatoló egy példakénti kiviteli alakját szemlélteti, amelynek két invertáló 13,23 erősítője, egy fényemittáló 14 eleme és két fényérzékelő 15,16 eleme van. Az első invertáló 13 erősítő invertáló d bemenete egy bemenő 11 ellenállás egyik kivezetésével és az első fényérzékelő 15 elem anódjával, a másik e bemenete egy visszacsatoló 12 ellenálláson át az első fényérzékelő 15 elem és a fényemittáló 14 elem c kivezetésével, az f kimenete pedig a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
