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Optoacoplador de salida fotovoltaica para relés aislados de estado sólido

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Toshiba Electronics Europe GmbH ha presentado un nuevo optoacoplador de salida fotovoltaica (“acoplador fotovoltaico”) en un fino encapsulado SO6L que solo mide 3,84mm × 10mm × 2,1mm y está indicado para controlar las puertas de los MOSFET de potencia de alta tensión utilizados para funcionar como relés de estado sólido con aislamiento galvánico.

Los relés de estado sólido son dispositivos relés semiconductores que incorporan un fototriac, un fototransistor o un fototiristor como dispositivo de salida. Se suelen utilizar en aplicaciones que requieren el control ON/OFF de grandes corrientes eléctricas, como equipos industriales (salida de relés de E/S para PLC, protección frente a corrientes de arranque en fuentes de alimentación, supervisión de tensión de la batería en sistemas de gestión de baterías y detección de fallo de puesta a tierra, entre otras) así como conmutación de líneas de alimentación y señal en aplicaciones de instrumentación.

Un acoplador fotovoltaico como el nuevo TLP3910 es un fotorrelé que contiene los elementos ópticos pero no el MOSFET que realiza las funciones de conmutación de alta corriente. Para configurar fácilmente un relé de estado sólido aislado capaz de conmutar altas tensiones y corrientes (lo cual resulta complicado para los fotorrelés), los diseñadores suelen combinar un acoplador fotovoltaico y un MOSFET.

Para controlar un MOSFET de potencia de alta tensión con una tensión de puerta de 10V o superior actualmente es preciso conectar dos TLP3906 de Toshiba en serie debido a la baja tensión abierta, que es de unos 7V. En cambio, el nuevo TLP3910 tiene una tensión abierta (VOC) mínima de 14V, el doble que el TLP3906, y como resultado de ello solo se necesita un dispositivo para controlar la puerta de un MOSFET de potencia de alta tensión. Esto reduce el número de componentes, mejora la fiabilidad, ocupa menos espacio en la placa de circuito impreso y disminuye el coste de la lista de materiales.

Las mejoras obtenidas en el circuito de descarga integrado en el TLP3910 han permitido un tiempo de corte (toff) típico de 0,1ms, es decir, alrededor de un tercio del TLP3906 y treinta veces inferior al TLP191B. El tiempo de conducción (ton) típico es de 0,3ms y juntos garantizan un funcionamiento a alta velocidad en las aplicaciones finales.

El TLP3910 es el primer acoplador fotovoltaico de Toshiba caracterizado por una tensión de aislamiento (BVS) mínima de 5000Vrms además de conservar el excelente rendimiento de los productos actuales (TLP191B y TLP3906). Esto, junto con su creepage (distancia más corta entre partes conductoras) de 8mm y las homologaciones UL/cUL correspondientes, permite su uso en equipos industriales alimentados por sistemas de 400VCA y otras aplicaciones cuya seguridad eléctrica sea primordial.

El rango de funcionamiento a alta temperatura (Topr) de -40 a +125°C asegura que el TLP3910 sea adecuado para una gran variedad de aplicaciones en entornos adversos.

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