[{"data":1,"prerenderedAt":549},["ShallowReactive",2],{"schematic:pc817-optocoupler-isolated-logic-interface:es":3},{"schematic":4,"title":19,"shortDescription":22,"proseSource":510,"localizationFallbackIssues":511,"related":512,"confirmations":511},{"schemaVersion":5,"governance":6,"slug":18,"title":19,"cluster":20,"tier":21,"shortDescription":22,"deepTechnicalOverview":23,"theoryOfOperation":24,"keySpecifications":25,"applications":53,"gotchas":59,"formulas":78,"bom":163,"interactiveElements":192,"circuitJson":273,"svg":505,"relatedSchematicSlugs":506,"relatedComponentSlugs":509},"1.0",{"publication":7,"verification":10,"provenance":15},{"status":8,"publishedDate":9},"published","2026-11-03",{"status":11,"verifiedDate":9,"verifiedBy":12,"checklist":13},"verified","Gemini (AI documentary, CAD and hardware-localization review against Sharp Corporation D2-A03101EN; owner publication authorization; no bench, simulation, independent second review or native-speaker claim)",{"schema":14,"technicalFacts":14,"relationships":14,"sources":14},true,{"sourceUrls":16},[17],"https:\u002F\u002Fglobal.sharp\u002Fproducts\u002Fdevice\u002Flineup\u002Fdata\u002Fpdf\u002Fdatasheet\u002Fpc817xxnsz1b_e.pdf","pc817-optocoupler-isolated-logic-interface","PC817: Circuito Aislador Optoacoplado","microcontroller_interfaces","Tier 1","Esquema con optoacoplador Sharp PC817 de 4 pines que proporciona 5000 Vrms de aislamiento galvánico entre entradas de campo y microcontrolador con protección antiparalelo y pull-up de colector.","El circuito de interfaz lógica aislada con optoacoplador PC817 proporciona un aislamiento galvánico unidireccional robusto entre circuitos de campo externos ruidosos o de alta tensión (como PLC industriales de 24 V, líneas largas de sensores y encoders de motores) y sistemas lógicos de microcontroladores sensibles de 3.3 V o 5.0 V.\n\nDentro del encapsulado compacto DIP-4 de 4 pines, el aislamiento eléctrico se logra transmitiendo señales ópticamente a través de una barrera dieléctrica interna de silicona transparente capaz de soportar 5000 Vrms. Un diodo emisor de infrarrojos (IRED) de arseniuro de galio (GaAs) con una caída directa de VF ≈ 1.2 V emite luz proporcional a la corriente directa IF fijada por el resistor serie de entrada R1. Los fotones atraviesan la barrera de aislamiento e iluminan la región de base de un fototransistor de silicio NPN de alta tensión (VCEO = 80 V).\n\nCuando se aplica un nivel lógico ALTO (+5.0 V) en el puerto de entrada P_IN, la corriente directa IF fluye a través de R1 y el IRED hacia la tierra de campo GND1. Los fotones emitidos generan fotocorriente de base, llevando al fototransistor a una profunda saturación colector-emisor (VCE(sat) ≤ 0.1 V a 0.2 V). Esto polariza el puerto de salida aislado P_OUT hacia GND_ISO contra el resistor de pull-up de colector R2. Cuando la tensión de entrada cae por debajo del umbral de conducción del IRED (VF ≈ 1.0 V), el diodo se apaga, cesa la fotocorriente y R2 restaura P_OUT a VCC_ISO (+5.0 V). El circuito actúa como aislador digital inversor con excelente integridad de flancos.\n\nPara garantizar la durabilidad en campo, el diodo rápido D1 (1N4148) se conecta en antiparalelo en los terminales del IRED. Como el LED interno de GaAs tiene una tensión inversa máxima de solo VR = 6.0 V, los picos inductivos, descargas de cable o inversiones de polaridad provocarían una ruptura por avalancha destructiva. El diodo D1 limita las sobretensiones inversas a aproximadamente -0.7 V, preservando el optoacoplador.\n\nLa segregación física y galvánica entre la tierra de retorno de entrada (GND1) y la tierra aislada del sistema (GND_ISO) elimina bucles de masa, rechaza transitorios en modo común (alto dV\u002Fdt) y evita daños en el microcontrolador causados por diferencias de potencial.","La interfaz lógica galvanicamente aislada PC817 opera a través de cinco fases eléctricas y ópticas secuenciales:\n\n1. **Activación de señal de entrada y polarización directa del IRED:** Cuando el controlador externo o sensor establece un nivel lógico ALTO (+5.0 V nominal) en P_IN, la corriente fluye a través del resistor limitador de película metálica R1 (390 Ω). Al superar la caída directa del diodo GaAs (VF ≈ 1.2 V), se establece una corriente directa estable IF = (VIN - VF) \u002F R1 ≈ (5.0 V - 1.2 V) \u002F 390 Ω ≈ 9.74 mA.\n\n2. **Transmisión óptica de fotones a través de la barrera galvánica:** La corriente directa excita la recombinación radiativa en el GaAs, emitiendo fotones infrarrojos con longitud de onda pico de 940 nm. Estos fotones atraviesan el dieléctrico interno de silicona óptica, manteniendo aislamiento eléctrico completo con aguante de 5000 Vrms y capacitancia parásita de solo 0.6 pF.\n\n3. **Conducción del fototransistor y saturación del colector:** Los fotones que inciden en la base fotosensible del fototransistor NPN generan pares electrón-hueco, estableciendo la fotocorriente Iph. Con una relación de transferencia de corriente (CTR) mínima del 80% al 160% (Rango A), el transistor proporciona capacidad de absorción de corriente IC = IF × CTR ≈ 9.74 mA × 0.8 ≈ 7.8 mA, superando con creces los ~1.04 mA requeridos por R2 y forzando la saturación (VCE(sat) ≤ 0.1 V).\n\n4. **Pull-up de salida y restauración de lógica inversora:** Cuando la señal de entrada conmuta a BAJO (0 V), la corriente directa cesa de inmediato. La emisión de fotones se interrumpe y los portadores en la base se recombinan durante el tiempo de almacenamiento y caída (ts + tf ≈ 3 μs a 5 μs). El fototransistor se apaga hacia corte de alta impedancia (corriente oscura ICEO ≤ 100 nA) y el resistor R2 (4.7 kΩ) restaura la salida P_OUT a VCC_ISO (+5.0 V).\n\n5. **Fijación de polaridad inversa y supresión de transitorios:** Durante conmutaciones en líneas industriales o transitorios inductivos, pueden aparecer picos negativos en los terminales de entrada. Dado que el diodo emisor de GaAs tiene un límite de tensión inversa de VR = 6.0 V, el diodo rápido D1 (1N4148) en antiparalelo conduce de inmediato cuando VIN cae bajo GND1, fijando transitorios negativos en -0.7 V y evitando la destrucción del emisor.",[26,29,32,35,38,41,44,47,50],{"label":27,"value":28},"Tensión de aislamiento galvánico","5000 Vrms (resistencia dieléctrica 1 min)",{"label":30,"value":31},"Nivel lógico de operación","+5.0 V DC (escalable de 3.3 V a 24 V)",{"label":33,"value":34},"Tensión de alimentación aislada","+5.0 V DC (compatible de 3.3 V a 36 V)",{"label":36,"value":37},"Corriente directa de entrada (IF)","9.74 mA nominal (con entrada de 5.0 V)",{"label":39,"value":40},"Corriente de colector de salida (IC)","1.04 mA en saturación",{"label":42,"value":43},"Relación de transferencia de corriente (CTR)","80% a 160% (Rango A con IF = 5 mA)",{"label":45,"value":46},"Ruptura colector-emisor (VCEO)","80 V DC mínimo",{"label":48,"value":49},"Tensión de saturación (VCE(sat))","≤ 0.2 V máx (0.1 V típico)",{"label":51,"value":52},"Tiempo de conmutación (tr \u002F tf)","4 μs \u002F 3 μs típico (con RL = 100 Ω)",[54,55,56,57,58],"Entradas lógicas digitales aisladas galvánicamente para GPIO de STM32, Arduino, ESP32 y Raspberry Pi","Módulos de E\u002FS digital de PLC industrial de 24 V DC y receptores de línea","Eliminación de bucles de masa en redes de sensores distribuidos y control de motores","Detección aislada de contactos secos, interruptores de límite y sensores ópticos","Detección de cruce por cero en red de CA (tras puente rectificador)",[60,65,70,74],{"title":61,"trap":62,"solution":63,"severity":64},"Puenteo de tierras de aislamiento en el diseño del PCB","Unir por error la tierra de retorno de entrada (GND1) con la tierra del microcontrolador (GND_ISO) en el plano de masa destruye la barrera de 5000 Vrms, permitiendo el paso de transitorios industriales dañinos.","Mantenga una estricta separación física en la PCB con un espacio de fuga (creepage) de al menos 6.3 mm (u 8.0 mm para aislamiento reforzado) bajo el encapsulado DIP-4 sin trazas intermedias.","critical",{"title":66,"trap":67,"solution":68,"severity":69},"Degradación a largo plazo del CTR y deriva térmica","Los emisores GaAs sufren una reducción paulatina de flujo luminoso (10% a 30% en 5 a 10 años) y menor eficiencia a alta temperatura (-0.5%\u002F°C), haciendo que diseños con relación 1:1 salgan de saturación.","Incorpore un factor de seguridad por sobreexcitación K_OD ≥ 2.0 a 3.0 al dimensionar R1 y R2 para garantizar que la capacidad de absorción supere la corriente de pull-up en al menos un 200%.","warning",{"title":71,"trap":72,"solution":73,"severity":69},"Retardo de apagado lento con resistencias de pull-up elevadas","Elegir un resistor de pull-up excesivamente alto (R2 = 47 kΩ o 100 kΩ) degrada enormemente el tiempo de subida (tf > 20 μs a 50 μs) debido a la capacitancia colector-base (Cob ≈ 10 pF), deformando pulsos rápidos.","Mantenga R2 entre 2.2 kΩ y 4.7 kΩ para conmutación hasta 20 kHz a 50 kHz. Para mayores velocidades (>100 kbps), emplee aisladores digitales de alta velocidad o búferes adicionales.",{"title":75,"trap":76,"solution":77,"severity":64},"Ruptura inversa del IRED por omisión del diodo antiparalelo","Conectar cables largos sin diodo protector antiparalelo somete al LED emisor del optoacoplador PC817 a picos inductivos, ESD o inversión de polaridad. Dado que los diodos GaAs tienen una frágil tensión de ruptura inversa de VR = 6.0 V, los picos negativos provocan degradación irreversible o cortocircuitos.","Instale siempre el diodo rápido D1 (1N4148) en antiparalelo en los pines 1 y 2 del PC817 para conducir en polaridad inversa y limitar la tensión a -0.7 V.",[79,103,130,146],{"name":80,"latexOrText":81,"description":82,"variables":83},"Corriente directa de entrada del IRED","I_F = \\frac{V_{IN} - V_F}{R_1}","Calcula la corriente directa de polarización que fluye por el LED infrarrojo interno a partir de un nivel lógico ALTO, considerando la caída de 1.2 V.",[84,89,94,98],{"symbol":85,"name":86,"typicalValue":87,"unit":88},"I_F","Corriente directa del IRED","9.74","mA",{"symbol":90,"name":91,"typicalValue":92,"unit":93},"V_{IN}","Tensión lógica de entrada ALTA","5.0","V",{"symbol":95,"name":96,"typicalValue":97,"unit":93},"V_F","Caída de tensión directa del LED 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colector-emisor","0.1",{"symbol":124,"name":125,"typicalValue":126,"unit":127},"R_2","Resistor de pull-up de colector","4.7","kΩ",{"symbol":85,"name":129,"typicalValue":87,"unit":88},"Corriente directa de excitación IRED",{"name":131,"latexOrText":132,"description":133,"variables":134},"Factor de margen de seguridad por sobreexcitación","K_{OD} = \\frac{\\text{CTR}_{min}}{\\text{CTR}_{req}}","Cuantifica el factor de seguridad por el cual el CTR mínimo garantizado supera el valor necesario de saturación, asegurando confiabilidad frente al envejecimiento del LED a 10 años.",[135,140,144],{"symbol":136,"name":137,"typicalValue":138,"unit":139},"K_{OD}","Factor de margen de sobreexcitación","7.5","dimensionless",{"symbol":141,"name":142,"typicalValue":143,"unit":112},"\\text{CTR}_{min}","CTR mínimo garantizado (Rango A)","80",{"symbol":109,"name":145,"typicalValue":111,"unit":112},"CTR mínimo requerido para saturación",{"name":147,"latexOrText":148,"description":149,"variables":150},"Frecuencia de corte estimada de conmutación","f_c \\approx \\frac{1}{2\\pi \\cdot R_2 \\cdot C_L}","Estima la frecuencia de corte a -3 dB debida a la combinación del resistor de pull-up de colector y la capacitancia de carga nodal total de salida.",[151,156,158],{"symbol":152,"name":153,"typicalValue":154,"unit":155},"f_c","Frecuencia de corte de conmutación","33.8","kHz",{"symbol":124,"name":157,"typicalValue":126,"unit":127},"Resistencia de pull-up de colector",{"symbol":159,"name":160,"typicalValue":161,"unit":162},"C_L","Capacitancia de carga total de salida","100","pF",[164,173,180,186],{"refDes":165,"componentName":166,"value":167,"package":168,"quantity":169,"componentSlug":170,"role":171,"notes":172},"U1","PC817X1NSZ0F","PC817","DIP-4",1,"pc817","Optoacoplador con salida a fototransistor (aislamiento de 5000 Vrms, CTR Rango A 80%..160%)","Encapsulado Sharp Corporation PC817X1NSZ0F DIP de 4 pines para montaje pasante.",{"refDes":174,"componentName":175,"value":176,"package":177,"quantity":169,"role":178,"notes":179},"R1","MFR-25FRF52-390R","390 Ω","Axial 0207","Resistor limitador de corriente para IRED (IF ≈ 9.7 mA con 5.0 V de entrada)","Resistor de película metálica Yageo 390 Ω 1% 250 mW axial.",{"refDes":181,"componentName":182,"value":182,"package":183,"quantity":169,"role":184,"notes":185},"D1","1N4148","DO-35","Diodo de protección inversa antiparalelo contra transitorios","Diodo rápido de conmutación onsemi 1N4148 100 V 200 mA 4 ns.",{"refDes":187,"componentName":188,"value":189,"package":177,"quantity":169,"role":190,"notes":191},"R2","MFR-25FRF52-4K7","4.7 kΩ","Resistor de pull-up de colector para lógica aislada","Resistor de película metálica Yageo 4.7 kΩ 1% 250 mW axial.",{"P_IN":193,"R1":203,"D1":211,"U1":220,"GND1":229,"VCC1":238,"R2":248,"P_OUT":254,"GND2":264},{"refDes":194,"name":195,"value":196,"role":197,"description":198,"specs":199},"P_IN","Puerto de entrada lógica digital","IN","Puerto de señal lógica de entrada","Entrada lógica digital desde microcontrolador, PLC o sensor que polariza el diodo emisor GaAs del PC817.",{"Tensión lógica ALTA":200,"Impedancia de entrada":201,"Polaridad de señal":202},"3.3 V a 24 V DC (nominal 5.0 V)","390 Ω (definido por R1)","Activo ALTO (activa fototransistor, salida pasa a BAJO)",{"refDes":174,"name":204,"value":176,"role":205,"description":206,"footprint":177,"specs":207},"Resistor limitador de corriente IRED","Resistor limitador de corriente para emisor GaAs","Fija la corriente directa IF ≈ 9.74 mA con entrada de +5.0 V a través del emisor GaAs de 1.2 V garantizando saturación profunda en todos los rangos CTR.",{"Resistencia":176,"Tolerancia":208,"Potencia nominal":209,"Disipación de potencia":210},"±1%","250 mW (1\u002F4 W)","37 mW (con 5.0 V en entrada)",{"refDes":181,"name":212,"value":182,"role":213,"description":214,"footprint":183,"specs":215},"Diodo de protección inversa","Diodo antiparalelo de supresión de transitorios","Fija picos inductivos negativos, inversión de polaridad y oscilaciones en los terminales del PC817 a -0.7 V, protegiendo el diodo IRED ante tensiones superiores a 6.0 V.",{"Tensión inversa de pico":216,"Corriente directa continua":217,"Tiempo de recuperación inversa":218,"Caída de tensión directa":219},"100 V","200 mA","4 ns","0.7 V típico con 10 mA",{"refDes":165,"name":221,"value":167,"role":222,"description":223,"componentSlug":170,"footprint":168,"specs":224},"Optoacoplador PC817","Optoacoplador con salida a fototransistor","Proporciona 5000 Vrms de aislamiento galvánico entre campo y lógica digital con barrera de silicona.",{"Tensión de aislamiento":225,"Ruptura VCEO":226,"Relación de transferencia de corriente (CTR)":43,"Corriente oscura de colector":227,"Frecuencia de corte":228},"5000 Vrms (resistencia 1 min)","80 V","100 nA máx","80 kHz",{"refDes":230,"name":231,"value":232,"role":233,"description":234,"specs":235},"GND1","Tierra de campo de entrada","GND","Tierra de señal de entrada","Referencia para la entrada y diodo protector. Físicamente separada de la tierra aislada para preservar la barrera galvánica de 5000 Vrms.",{"Dominio de tierra":236,"Aguante de aislamiento":237},"Dominio de campo \u002F entrada","5000 Vrms respecto a GND_ISO",{"refDes":239,"name":240,"value":241,"role":242,"description":243,"specs":244},"VCC1","Línea de alimentación aislada","+5V_ISO","Línea de alimentación de salida aislada","Tensión continua independiente para polarizar la resistencia de pull-up y la lógica de salida.",{"Tensión nominal":245,"Rango de operación":246,"Fuente de alimentación":247},"+5.0 V DC (o +3.3 V)","3.0 V a 36.0 V DC","Línea DC auxiliar aislada",{"refDes":187,"name":125,"value":189,"role":249,"description":250,"footprint":177,"specs":251},"Resistor de carga pull-up de colector","Restaura la salida a VCC_ISO (+5.0 V) cuando el IRED está apagado y fija 1.04 mA en saturación.",{"Resistencia":189,"Tolerancia":208,"Potencia nominal":252,"Corriente de absorción en saturación":253},"250 mW","1.04 mA (con 5.0 V en VCC)",{"refDes":255,"name":256,"value":257,"role":258,"description":259,"specs":260},"P_OUT","Puerto de salida lógica aislada","OUT","Puerto de salida digital galvanicamente aislado","Entrega la señal lógica aislada e invertida a microcontroladores o PLC con bordes veloces.",{"Nivel alto de salida (VOH)":261,"Nivel bajo de salida (VOL)":262,"Topología de salida":263},"5.0 V DC (igual a VCC_ISO)","≤ 0.1 V DC (VCE(sat) con 1 mA)","Colector abierto con pull-up pasivo",{"refDes":265,"name":266,"value":267,"role":268,"description":269,"specs":270},"GND2","Tierra del sistema aislado","GND_ISO","Tierra del sistema secundario aislado","Referencia limpia para la lógica secundaria que flota respecto a GND1 bloqueando bucles.",{"Dominio de tierra":271,"Barrera de modo común":272},"Tierra secundaria \u002F sistema aislado","Soporta 5000 Vrms",{"schemaVersion":274,"id":18,"meta":275,"components":281,"nets":341,"junctions":387,"netLabels":400,"wires":401},"1.5",{"title":19,"locale":276,"grid":277,"source":278},"es",20,{"type":279,"ref":280,"url":17},"datasheet","Sharp Corporation PC817 Series (Datasheet No. D2-A03101EN, Sept 30, 2003). Typical application response time and logic interface 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