今回は、「フォトボルカプラ」についての説明です。
フォトボルカプラとは？
フォトカプラは発光素子と受光素子で構成されています。
接地電位の異なる絶縁された回路間を光を利用することで疑似的に繋ぐことができる素子のことです。
簡単に言えば、光を使うことで別々の回路を繋ぐことができる素子です。
フォトカプラの受光素子にはフォトトランジスタが使用されていることが多いです。
このフォトトランジスタは、信号を増幅する為に起電力を与えています。
なので、従来のフォトカプラを使用している人からすると、受光素子側に起電力を供給するのは当たり前になりつつあります。
ですが、この起電力を必要としないフォトカプラが存在します。
それがフォトボルカプラです。
フォトボルカプラは、発光素子から発せられる光を受光素子が受け取ると、起電力を自ら作り出して動作します。
この記事をまとめた時点ではあまり調べても情報が出てこない状態でしたので、今後普及していくのかもしれないですね。
今回は、そんなフォトボルカプラについて簡単にまとめていきます。
…フォトボルカプラの”ボル”って”voltage”なのかな？
フォトボルカプラの構造と原理
フォトカプラは発光素子と受光素子で構成されていて、素子間に絶縁物(※ 光は透過する)を介していました。
発光素子にはLED(発光ダイオード)が使用されます。
※ Light Emitting Diode、直訳で光を放っているダイオード。
ここまではフォトボルカプラも全く同じ構造です。
違いがあるのは受光素子側です。
フォトカプラでは主にフォトトランジスタを使用していましたが、フォトボルカプラではフォトダイオードを複数個整列させて使用しています。
フォトカプラの回路記号は以下のようになっていましたが、フォトボルカプラは右のフォトトランジスタが複数のフォトダイオードに変わるということです。
元々フォトダイオードは構造上受光すると自力で電子が移動するので、起電力を与えなくとも電流が流れます。
つまり、起電力を自ら作り出すことができるのです。
ですが、フォトダイオード単体だと大した電圧値は得られないので、複数のフォトダイオードをアレイ状(数珠繋ぎ)に構成することで充分な電圧値を得ようとしているわけです。
フォトボルカプラの特徴と用途
出力側に起電力を必要としない点がフォトボルカプラの大きな特徴です。
ですが、いくらフォトダイオードをアレイ状に繋いでも出力信号が微弱であるということは変わりません。
アレイ状に繋ぐと言っても、パッケージのサイズを考えると個数に限度がありますからね。
なので、フォトボルカプラの出力信号は微弱であるという点を踏まえて用途を考える必要があります。
例えば、信号が微弱なので電源ラインに用いる高速スイッチング動作に向いていない、とかですね。
また、高温環境下での使用には適していないという部分も考慮する必要があります。
まあ、その辺りは実際に使用する素子のデータシートと睨めっこして考えてください。
ちなみに、微弱な信号でもMOSFETを動作させる為の信号としては充分なので、出力をMOSFETに繋いでリレーとして用いたりできます。
このフォトボルカプラとMOSFETを同一パッケージにまとめたフォトリレーなんて製品も存在します。
以上、「フォトボルカプラ」についての説明でした。
【基礎から学ぶ光電素子】
◎光電効果 ～物質に光を照射すると電子が飛び出す現象
◎暗電流 ～光が照射されていないにも関わらず流れる電流
◎LED ～発光ダイオードの基本
◎LEDと白熱電球の違い
◎蛍光灯の発行原理
◎フォトダイオード ～LEDとの違いについて
◎フォトトランジスタ ～フォトダイオードの電流を増幅する素子
◎フォトカプラ ～接地電位の異なる絶縁された回路間を光で繋ぐ素子
◎フォトボルカプラ ～起電力を生み出すフォトカプラ
◎フォトリレー ～フォトボルカプラとMOSFETをワンパッケージ化した製品