4N35 Optokopplare Pinout, datablad och funktionsförklaring

4N35 optokopplare är en enkel men viktig isoleringskomponent som används i många elektroniska kretsar. Denna artikel förklarar 4N35 pinout, arbetssätt, funktioner, värden, elektriska specifikationer, krets exempel och jämförelse med andra vanliga optokopplare.

Katalog

4N35 Optokopplare Översikt

Vishay 4N35 är en 6-pin fototransistor optokopplare som är designad för att överföra elektriska signaler genom ljus medan ingångs- och utgångssidan hålls elektriskt isolerade. Den innehåller en infraröd LED på ingångssidan och en kisel NPN fototransistor på utgångssidan.

När ström flyter genom LED:en skapar den internt ljus som aktiverar fototransistorn. Detta möjliggör signalöverföring utan en direkt elektrisk anslutning, vilket hjälper till att förbättra kretsens säkerhet, bullerimmunitet och skydd mot spänningsskillnader. 4N35 erbjuder hög isolationsspänning, kompakt DIP-förpackning och en enkel pin-konfiguration, vilket gör den lämplig för design som kräver tillförlitlig signalisolering och stabil växlingsprestanda.

Om du är intresserad av att köpa 4N35, tveka inte att kontakta oss för priser och tillgänglighet.

4N35 Pinout och Pin Detaljer

• Pin 1 - Anod (A): Positiv ingångspinne för den interna infraröda LED:en. Denna pin tar emot den ingående strömmen som aktiverar optokopplaren.

• Pin 2 - Katod (C): Negativ ingångspinne för den interna infraröda LED:en. Den är vanligtvis ansluten till mark via en strömbegränsande resistor.

• Pin 3 - NC (Ingen Anslutning): Denna pin är inte internt ansluten till någon komponent inuti 4N35 och lämnas vanligtvis utan anslutning.

• Pin 4 - Emittern (E): Emitterterminalen för den interna fototransistorn. Den är vanligtvis ansluten till mark eller används som en del av utgångens växlingskrets.

• Pin 5 - Kollektorn (C): Kollektorterminalen för den interna fototransistorn. Utgångssignalen tas vanligtvis från denna pin genom en pull-up-resistor.

• Pin 6 - Bas (B): Basterminalen för den interna fototransistorn. Den kan användas för bias, känslighetsjustering eller växlingsoptimering, men lämnas ofta utan anslutning i grundläggande tillämpningar.

4N35 Optokopplare Grundläggande Driftsprincip

4N35 optokopplare fungerar genom att överföra en elektrisk signal genom ljus medan ingångs- och utgångskretsarna hålls elektriskt isolerade från varandra. Inuti 4N35 finns det två huvudkomponenter: en infraröd LED på ingångssidan och en fototransistor på utgångssidan. När ström flyter genom LED:en mellan anod- och katodpins, sänder LED:en ut infrarött ljus inuti paketet. Detta ljus är inte synligt utvändigt eftersom det stannar inne i optokopplarens hölje.

Som visas i bilden träffar den utsända infraröda ljuset den interna fototransistorn. När fototransistorn detekterar ljuset börjar den leda ström mellan kollektorn och emittentterminalerna. Detta möjliggör att utgångssidan av kretsen kan växla eller reagera på ingångssignalen utan någon direkt elektrisk anslutning mellan de två sidorna. Signalen överförs optiskt istället för elektriskt, vilket är anledningen till att enheten kallas en optokopplare eller optoisolator.

Den elektriska isoleringen som tillhandahålls av 4N35 är mycket viktig i många elektroniska system. Den hjälper till att skydda känsliga lågspänningsenheter som mikrokontroller, Arduino-kort, PLC:er och digitala kretsar från högspänningsspikar, elektriskt brus och markslingsproblem. Eftersom ingången och utgången är isolerade, är det mindre sannolikt att fel eller störningar på ena sidan skadar den andra sidan av kretsen.

Fototransistorutgångsstadiet av 4N35 beter sig liknande en normal transistoromkopplare. När LED:en är PÅ, leder fototransistorn. När LED:en är AV, slutar fototransistorn leda. Mängden utgångsström beror på ljusstyrkan som produceras av LED:en, vilken påverkas av ingångsströmmen. Detta förhållande beskrivs vanligtvis av Current Transfer Ratio (CTR) som finns i 4N35-datasheeten.

Även om 4N35 är enkel och pålitlig, är den inte utformad för mycket hög hastighet växlingapplikationer. Dess fototransistorutgång är långsammare jämfört med moderna höghastighetsoptokopplare, men den används fortfarande i stor utsträckning inom industriella kontroller, reläisoleringkretsar, SMPS-feedbacksystem och mikrokontrollergränssnitt på grund av sin låga kostnad, enkelhet och starka elektriska isoleringsförmåga.

Funktioner av 4N35 Optokopplare

• 5000 VRMS Isoleringsspänning - Ger stark elektrisk isolering mellan ingångs- och utgångssidorna, vilket hjälper till att skydda lågspänningskretsar från högspänningsskador och elektriskt brus.

• Kompatibel med Vanliga Logikfamiljer - Kan enkelt gränssnitta med mikrokontroller, TTL, CMOS, Arduino, PLC:er och andra digitala logikkretsar.

• Låg Ingång-Utgång Kopplingskapacitans (< 0.5 pF) - Hjälper till att minska elektriskt brus och oönskad signaldisturbans mellan isolerade kretsar.

• Standard 6-Pins Dual-In-Line Paket (DIP) - Använder ett brett stött paketformat som är lätt att montera på kretskort och brödbrädor.

• Infraröd LED och Fototransistorutgång - Använder ljusbaserad signalöverföring för säker och pålitlig elektrisk isolering.

• God Brusimmunitet - Hjälper till att förbättra signals stabilitet i industriella och växlingmiljöer med elektrisk störning.

• Enkel Kretsintegration - Kräver bara några få externa komponenter, vilket gör den lämplig för nybörjar- och professionella kretsdesign.

• RoHS och WEEE-kompatibel - Uppfyller miljö- och säkerhetsstandarder för farliga material för modern elektronisk tillverkning.

• Pålitlig Elektrisk Isolering - Förhindrar direkt elektrisk anslutning mellan kontroll- och kraftkretsar, vilket förbättrar systemets säkerhet.

• Lågkostnadsisolationslösning - Används ofta i prisvärda industriella, konsument- och inbäddade elektroniska applikationer.

Maximala Värden för 4N35

• Jämförande Spårningsindex - 175. Indikerar materialets motståndskraft mot elektrisk spårning på dess yta.

• Isolationsmotstånd vid 25°C - 10¹² Ω. Visar mycket hög motståndskraft mellan ingångs- och utgångssidor vid rumstemperatur.

• Isolationsmotstånd vid 100°C - 10¹¹ Ω. Visar att isoleringen förblir stark även vid hög temperatur.

• Lagringstemperatur - -55°C till +150°C. Det säkra temperaturintervallet när 4N35 lagras men inte är i drift.

• Driftstemperatur - -55°C till +100°C. Det säkra arbetstemperaturintervallet under normal användning.

• Kretstemperatur - 100°C. Den maximala interna halvledartemperature.

• Lödtjänstemperatur - 260°C. Den maximala temperatur som tillåts under lödning under en kort tid.

• Omvänd Spänning - 6 V. Den maximala omvända spänningen som ingångs-LED:en kan tåla.

• Framåtriktad ström - 50 mA. Den maximala kontinuerliga strömmen som tillåts genom ingångs-LED:en.

• Pulserande ström - 1 A. Den maximala korta pulsstyrkan som LED:en kan hantera.

• Ingångseffektavledning - 70 mW. Den maximala effekt som ingångssidan kan säkert avleda.

• Kollektor-Emitter Genomsläpplig Spänning - 70 V. Den maximala spänningen som utgångstransistorn kan blockera mellan kollektor och emittent.

• Emitter-Bas Genomsläpplig Spänning - 7 V. Den maximala omvända spänningen som tillåts mellan emittent och bas.

• Samlarström - 50 mA. Den maximala kontinuerliga ström som tillåts genom fototransistorutgången.

• Spets Samlarström - 100 mA. Den högsta kortvariga utgångsströmmen som tillåts i upp till 1 ms.

• Utgångseffektförlust - 70 mW. Den maximala effekt som utgångstransistorn säkert kan förlora.

• Isoleringstestspänning - 5000 VRMS. Den testade spänningsisoleringens styrka mellan ingång och utgång.

• Krypavstånd - ≥ 7 mm. Det minimi yta avståndet mellan ingång och utgångsstift för säker isolering.

• Friskavstånd - ≥ 7 mm. Det minimi luftgapet mellan ingång och utgångsledare.

• Isoleringstjocklek mellan emitter och detektor - ≥ 0.4 mm. Den fysiska isoleringstjockleken mellan LED och fototransistor.

Vanliga 4N35 optokopplare tillämpningar

Mikrokontrollerisolering

4N35 används vanligtvis för att isolera mikrokontroller som Arduino, Raspberry Pi, PIC och STM32 från högspänningskretsar. Elektrisk isolering hjälper till att skydda känsliga GPIO-stift från spänningsspikar, elektriskt brus och oavsiktliga kortslutningar. I många inbäddade system möjliggör 4N35 säker kommunikation mellan lågspännings digital logik och industriella eller kraftkontrollkretsar.

Relädrivarkretsar

Många reläkontrollkretsar använder 4N35 för att separera kontrollsidan från reläets bytest sida. Denna isolering hjälper till att skydda lågspänningskontroller från reläspole back-EMF, brytningstransienter och högström brus. Det finns vanligtvis i automatiseringssystem, smarta hemapparater och industriella kontrollkort.

SMPS Feedback Isolering

Switch-mode strömförsörjningar (SMPS) använder ofta optokopplare som 4N35 för isolerad feedbackkontroll. Optokopplaren överför feedbacksignaler från sekundärsidan till primärsidan medan säker elektrisk isolering upprätthålls. Detta hjälper till att reglera utgångsspänningen utan att skapa en direkt elektrisk anslutning mellan högspännings och lågspänningssektionerna.

PLC och industriella automatiseringssystem

Industriella kontrollsystem använder ofta 4N35 för signalisolering mellan PLC:er, sensorer, ställdon och motor drivrutiner. Industriella miljöer innehåller vanligtvis elektriskt brus, spänningsspikar och jordslingsproblem, så optisk isolering förbättrar systemets tillförlitlighet och skyddar känslig kontroll elektronik.

AC-last och TRIAC kontrollkretser

4N35 kan användas i AC-brytnings- och TRIAC-kontrollkretsar där lågspänningskontroller behöver säkert interagera med högspännings AC-laster. Optokopplaren hjälper till att isolera kontrollkretsen från farlig AC-nätspänning, vilket förbättrar användarsäkerheten och kretsens skydd i ljusdimmers, värmarekontroller och apparatkontroller.

Motorstyrning och drivkretsar

Motordrivsystem använder ofta 4N35 för att isolera PWM-signaler, kontrollogik eller feedbacklinjer från brusiga motorstyrkretsar. Isoleringen hjälper till att minska störningar som orsakas av induktiva laster, brytbrus och plötsliga spänningsspikar som genereras av likströmsmotorer och industriella motorer.

Signalisolering mellan olika spänningsnivåer

4N35 är användbar i system där enheter fungerar vid olika spänningsnivåer. Till exempel kan en 3,3 V mikrokontroller säkert kommunicera med en 12 V eller 24 V krets genom optisk isolering. Detta förhindrar direkt elektrisk anslutning samtidigt som det fortfarande möjliggör signalöverföring mellan de två kretsarna.

Batterihantering och laddningssystem

Batteriladdningskretsar och batterihanteringssystem använder ibland 4N35 för övervaknings- och isolerade kontrollfunktioner. Isoleringen hjälper till att förbättra säkerheten i högspänningsbatterisystem genom att separera den lågspänningsövervakningskretsen från laddnings- eller kraftsteget.

Brusisolering i ljud- och kommunikationskretsar

4N35 kan hjälpa till att minska jordslingsproblem och elektriskt störningar i vissa kommunikations- och ljudsystem. Genom att isolera signalvägen hjälper optokopplaren till att minimera oönskat brus som kan påverka signalstyrka och systemstabilitet.

Digital brytning och logik gränssnitt

Digitala brytningskretsar använder ofta 4N35 som en isolerad transistormyk. Fototransistorutgången kan gränssnittas med logikgrindar, räknare, tidtagare eller digitala kontroller medan säker separation mellan olika kretssektioner bibehålls.

4N35 Typiska krexte exempel

MIDI-ingångsisolering krets som använder 4N35 optokopplaren

I denna MIDI-ingångscirkel används 4N35 optokopplaren för att säkert isolera MIDI-mottagaren från den överförande enheten. Den inkommande MIDI-signalen passerar genom strömbegränsande och brusfilterkomponenter innan den driver den interna LED:en i 4N35. När MIDI-signalen är aktiv avger LED:en inuti optokopplaren infraröd ljus, vilket slår på den interna fototransistor på utgångssidan. Fototransistor genererar då den isolerade MIDI-utgångssignalen märkt "MIDI In."

Denna optiska isolering är mycket viktig i MIDI-system eftersom olika ljudenheter kan använda separata strömförsörjningar och jordanslutningar. Utan isolering kan oönskade jordslussar och elektriskt brus påverka signalkvaliteten eller skada anslutna enheter. Ferritkulorna i kretsen hjälper till att dämpa högfrekvent brus, medan uppdragets resistans gör att utgångstransistorn kan generera en stabil digital signal för mottagningskretsen.

Grundläggande Arduino-isolering gränssnittskrets som använder 4N35 optokopplaren

Denna Arduino-gränssnittskrets använder 4N35 för att isolera en extern signalkälla från Arduino-ingångsstiftet. Den externa ingångssignalen passerar genom resistor R1, som begränsar LED-strömmen inuti optokopplaren. När ingångssignalen appliceras slås den interna LED:en på och avger ljus som aktiverar fototransistorn på utgångssidan. Fototransistor drar sedan Arduino-ingångsledningen mot jord, vilket gör att Arduino kan upptäcka signalen på ett säkert sätt.

Den kopplade uppdragna resistorn till 5V hjälper till att skapa en ren digital logiknivå för Arduino-ingångsstiftet. Eftersom signalen överförs genom ljus istället för direkt elektrisk kontakt, förblir Arduino elektriskt isolerad från den externa kretsen. Detta hjälper till att skydda mikrokontrollern från spänningsspikar, elektriskt brus och oavsiktlig exponering för hög spänning som ofta finns i industriella eller motorstyrande miljöer.

4N35 vs Andra Populära Optokopplare

4N35 vs PC817

4N35 och PC817 är båda fototransistoroptokopplare som används för signalisolering. 4N35 ger tillgång till den interna transistorens basstift, vilket möjliggör ytterligare kontroll och kretsflexibilitet, medan PC817 använder en enklare 4-stiftsdesign. PC817 föredras ofta för kompakta, kostnadseffektiva isoleringskretsar och SMPS-feedbackapplikationer. 4N35 är generellt ett bättre val när justerbart transistorbeteende eller mer flexibla utgångskonfigurationer krävs.

4N35 vs 4N25

4N35 och 4N25 har liknande fototransistorutgångar och båda ger optisk isolering. 4N35 erbjuder dock vanligtvis högre CTR och bättre prestanda än den äldre 4N25-designen. Medan 4N25 fortfarande är lämplig för grundläggande isoleringskretsar och äldre system, föredras 4N35 vanligtvis för nya konstruktioner eftersom den erbjuder mer pålitlig switching och förbättrad signalöverföringseffektivitet.

4N35 vs MOC3021

4N35 och MOC3021 tjänar olika syften trots att de båda är optokopplare. 4N35 använder en fototransistorutgång och är utformad för DC-signalisolering, mikrokontrollergränssnitt och styrkretsar. MOC3021 använder en TRIAC-drivningutgång som är specifikt avsedd för att utlösa TRIACs i AC kraftkontrollapplikationer. För logiknivåsignalisolering är 4N35 det bättre valet, medan MOC3021 är mer lämplig för AC-laddningssvitschar, dimmers och nätanslutna styrsystem.

Tillverkare

Vishay Intertechnology är en av de främsta tillverkarna av 4N35 optokopplaren och är allmänt erkänd för att producera pålitliga diskreta halvledare och passiva elektroniska komponenter. Vishays tillverkningskapacitet inkluderar storskalig halvledartillverkning, automatisk montering, precisionsprovning, produktion av optisk isoleringsteknik och strikta kvalitetssäkringsprocesser utformade för att uppfylla internationella tillförlitlighets- och säkerhetsstandarder.

Vanliga Frågor FAQ]

1. Varför är elektrisk isolering viktig när man använder 4N35?

Den skyddar lågspänningskretsar från spikar, brus och jordslussproblem genom att överföra signaler genom ljus istället för direkt elektrisk kontakt.

2. Hur påverkar 4N35 fototransistorn switchingprestanda?

Fototransistorn slås på när den tar emot ljus från LED:en. Den fungerar bra för måttliga hastigheter men är inte idealisk för hög hastighet datorsignaler.

3. Vad händer om LED-ingångsresistorn är fel?

En resistor som är för låg kan skada LED:en, medan en som är för hög kan orsaka svag eller instabil utgångsswitching.

4. Hur är 4N35 annorlunda än MOC3021?

4N35 har en fototransistorutgång för DC-signalisolering, medan MOC3021 är avsedd för att trigga TRIACs i AC-lastkontroll.

5. Hur reducerar 4N35 ljud och jordsllepp?

Den separerar ingångs- och utgångsjorden, så oönskad ström och störningar inte lätt kan passera mellan anslutna kretsar.