포토 커플러(Photo Coupler)의 기능 및 동작 원리 총 정리

포토 커플러라는 부품도 전원단에서 빠지지 않고 등장합니다. 그런데 부품 이름만으로 놓고 해석해 볼 때 매우 이상한 부품입니다.

포토는 영어로 '빛'이라는 의미의 'Photo'입니다. '커플러'는 '결합기'라는 의미의 Coupler입니다. 따라서 용어를 그대로 해석하면 광 결합기입니다.

전자제품에 광 결합기가 사용 된다고 하니 그 기능과 역할이 궁금해질 수 밖에 없습니다.

포토 커플러의 회로상 표기는 아래와 같습니다. 부품 표시의 중앙에 빛이 발생된다는 표시가 들어 있습니다.

포토 커플러의 입력단은 1번과 2번입니다. 여기에 전압이 가해지면 포토 커플러 내부에서 발광 다이오드가 빛을 내게 됩니다. 그러면 이 빛의 양에 맞추어 3번과 4번 사이에 흐르는 전류의 흐름을 제어할 수 있습니다.

3번과 4번이 NPN 트랜지스터의 이미터와 콜렉터이고, 발광 다이오드 출력이 베이스에 연결되는 것이기에 스위칭 동작이 이루어지는 것입니다.

포토 커플러의 쓰임새는 SMPS 전원 회로에서의 피드백 경로 구성에 사용됩니다. SMPS의 1차단인 고압 전압부에서는 2차단을 통해 만들어진 전압이 원하는 수준인지 항상 점검할 필요가 있습니다. 전압이나 전류량이 적정 레벨이 되도록 1차단의 스위칭 수준을 달리하는 것입니다.

이러한 목적을 달성하기 위해 2차단의 전압 수준을 포토 커플러로 1차단에 전달 합니다. 중간에 전기가 아닌 광 결합 방식을 이용해 신호를 전달 하기에 SMPS의 1차단과 2차단이 서로 전기적으로 절연이 이루어집니다.

따라서 포토 커플러의 사용 목적은 전기 회로에서 상호 격리된 환경으로 피드백 신호을 주고 받을 때 많이 이용됩니다.

포토 커플러라는 부품에  대해 이해 하는데 도움이 되었기를 바랍니다.