4 Fragen zu Optokoppler

Der MOC3020 ist ein Optotriac, der für die Ansteuerung von Triacs wie dem TIC226D verwendet wird. Allerdings liefert der MOC3020 am Ausgang nur einen relativ geringen Gate-Strom (typisch 15 mA), was für größere Triacs wie den TIC226D (Gate-Trigger-Strom typ. 35 mA, max. 50 mA) oft nicht ausreicht, insbesondere bei niedrigen Temperaturen oder wenn ein sicherer Zündvorgang gewährleistet sein muss. **Geeignete Alternativen mit höherem Ausgangsstrom:** 1. **MOC3063** - Gate-Trigger-Strom: bis zu 100 mA (Peak) - Zero-Crossing: Ja (falls benötigt) - Datenblatt: [MOC3063 bei onsemi](https://www.onsemi.com/products/optoelectronics/triac-drivers/moc3063m) 2. **MOC3023** - Höherer Ausgangsstrom als MOC3020 (bis 100 mA Peak) - Kein Zero-Crossing (wie MOC3020) - Datenblatt: [MOC3023 bei Vishay](https://www.vishay.com/docs/83606/moc3020.pdf) 3. **MOC3043** - Wie MOC3063, aber mit Zero-Crossing - Datenblatt: [MOC3043 bei onsemi](https://www.onsemi.com/products/optoelectronics/triac-drivers/moc3043m) **Hinweis:** Wenn du einen Triac wie den TIC226D sicher zünden möchtest, empfiehlt es sich, einen Optotriac mit möglichst hohem Ausgangsstrom zu wählen und ggf. einen Vorwiderstand am Gate entsprechend zu dimensionieren. Alternativ kann auch ein kleiner Hilfstriac (z.B. BT136) nach dem Optokoppler geschaltet werden, um den großen Lasttriac sicher zu zünden. **Zusammenfassung:** Ein MOC3023 oder MOC3063 ist eine gute Wahl, da sie einen deutlich höheren Gate-Strom liefern können als der MOC3020 und damit besser für den TIC226D geeignet sind. Weitere Informationen zu den genannten Bauteilen findest du auf den Herstellerseiten oder bei Distributoren wie [Mouser](https://www.mouser.de/) oder [Digi-Key](https://www.digikey.de/).

Der **SFH610** ist ein Optokoppler, der zur galvanischen Trennung von Signalen verwendet wird. Grundsätzlich kannst du mit ihm ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) übertragen, aber es gibt einige wichtige Punkte zu beachten: ### 1. **Frequenz und Schaltgeschwindigkeit** - Der SFH610 ist kein besonders schneller Optokoppler. Die typische Anstiegs- und Abfallzeit liegt im Bereich von **2–5 µs** (je nach Typ und Last). - Bei einer PWM-Frequenz von **1 kHz** (Periodendauer 1 ms) ist das grundsätzlich noch machbar, da die Schaltzeiten im Vergleich zur Periodendauer relativ kurz sind. - Die Auflösung von **255 Stufen** (8 Bit) bezieht sich auf die Pulsbreite, nicht auf die Frequenz. Das ist kein Problem, solange das Signal sauber übertragen wird. ### 2. **Signalform** - Der SFH610 kann ein digitales Signal übertragen, aber bei sehr schnellen Flanken oder sehr kurzen Pulsen kann das Signal verzerrt werden. - Bei 1 kHz und 0–100 % Tastverhältnis ist das Signal für den SFH610 noch geeignet, solange die Ansteuerung korrekt dimensioniert ist. ### 3. **Ansteuerung des MOSFETs** - Der SFH610 kann **keinen MOSFET direkt ansteuern**! Der Ausgangsstrom des Optokopplers ist zu gering, um ein MOSFET-Gate schnell zu laden oder zu entladen. - Du benötigst nach dem Optokoppler einen **Treiber** (z. B. einen Transistor oder einen MOSFET-Treiber-IC), um das Gate des MOSFETs schnell genug zu schalten. ### 4. **Schaltungshinweise** - Achte auf den Vorwiderstand der LED im Optokoppler, damit der Eingangsstrom stimmt. - Am Ausgang solltest du einen Pull-Up-Widerstand verwenden, wenn du den Transistor im Open-Collector-Modus betreibst. ### **Fazit** - **PWM-Signal mit 1 kHz und 255 Stufen kann grundsätzlich mit dem SFH610 übertragen werden.** - **Direkte Ansteuerung einer MOSFET-Brücke ist nicht möglich** – du brauchst einen nachgeschalteten Treiber. - Für höhere Frequenzen oder schnellere Schaltvorgänge wäre ein schnellerer Optokoppler (z. B. mit Schmitt-Trigger-Ausgang oder ein Gate-Treiber-IC mit integrierter Isolation) besser geeignet. **Datenblatt zum SFH610:** [SFH610 bei Vishay](https://www.vishay.com/docs/83673/sfh610a.pdf) **MOSFET-Treiber-ICs (Beispiel):** [Texas Instruments MOSFET-Treiber](https://www.ti.com/power-management/gate-drivers/overview.html) **Zusammengefasst:** Ja, das geht, aber **nur mit zusätzlichem Treiber** zwischen Optokoppler und MOSFET-Brücke.

Ja, es durchaus sinnvoll sein, den IR2101 (einen Halbbrücken-Treiber) über Optokoppler anzusteuern, um Störungen vom Motor von der Mikrocontroller-Elektronik fernzuhalten. Motoren, insbesondere bei schnellen Schaltvorgängen, erzeugen erhebliche elektromagnetische Störungen (EMI) und Spannungsspitzen, die sich auf die Steuersignale und die Versorgung der MCU auswirken können. **Vorteile der Optokoppler-Ansteuerung:** - **Galvanische Trennung:** Die Steuersignale der MCU sind elektrisch vom Leistungsteil getrennt. Dadurch können Störungen, die auf der Motorseite entstehen, nicht direkt auf die MCU durchschlagen. - **Schutz der MCU:** Spannungsspitzen oder Masseverschiebungen auf der Leistungselektronikseite gefährden die empfindliche Logik der MCU nicht. - **Flexibilität bei der Masseführung:** Die Masse der MCU und die Masse des Leistungsteils müssen nicht direkt verbunden werden, was das Design vereinfacht und Störungen reduziert. **Worauf du achten solltest:** - Die Optokoppler müssen schnell genug schalten können, um die gewünschten PWM-Frequenzen und Flankensteilheiten zu übertragen. - Die Ausgänge der Optokoppler müssen die Eingangsschwellen des IR2101 sicher erreichen (siehe Datenblatt: High- und Low-Level-Eingangsspannungen). - Die Versorgung der Optokoppler-Ausgangsseite muss zu den Pegeln des IR2101 passen. **Alternativen:** - In manchen Fällen reicht eine saubere Masseführung und gute Entkopplung (z.B. mit Ferriten und Kondensatoren) aus, um Störungen zu minimieren. - Es gibt auch spezielle Gate-Treiber mit integrierter galvanischer Trennung (z.B. mit digital isolierten Eingängen), die eine noch höhere Störfestigkeit bieten. **Fazit:** Die Ansteuerung des IR2101 über Optokoppler ist eine bewährte Methode, um die MCU vor Störungen aus dem Motor- und Leistungsteil zu schützen, insbesondere bei höheren Leistungen oder in störanfälligen Umgebungen. Die Umsetzung sollte jedoch sorgfältig geplant werden, um die Signalqualität und die Schaltgeschwindigkeit sicherzustellen. **Weitere Informationen zum IR2101:** [IR2101 Datenblatt bei Infineon](https://www.infineon.com/cms/en/product/power/gate-driver-ics/ir2101/) **Beispiel für schnelle Optokoppler:** [PC817 (Standard, eher langsam)](https://www.toshiba-semicon-storage.com/emea/en/semiconductor/product/optoelectronics/photocoupler/detail.PC817.html) [HCPL-3120 (schneller, für Gate-Treiber geeignet)](https://www.broadcom.com/products/optocouplers/industrial-gate-drive/hcpl-3120)

Der Unterschied zwischen den Optokopplern **SFH610** und **817C** liegt hauptsächlich in ihren elektrischen Eigenschaften, Bauformen und Anwendungsbereichen. Hier eine Übersicht der wichtigsten Unterschiede: ### 1. und Typenbezeichnung - **SFH610**: Ein Optokoppler von Vishay (früher Siemens), oft als SFH610-1, SFH610-2 usw. erhältlich, je nach Verstärkungsfaktor (CTR). - **817C**: Meist als PC817 oder EL817 bekannt, ein sehr weit verbreiteter Optokoppler von Sharp, Everlight, Lite-On und anderen. ### 2. Bauform - **SFH610**: Meist in 4-poligem DIP-Gehäuse, manchmal auch als SMD. - **817C**: Ebenfalls 4-poliges DIP-Gehäuse, sehr ähnlich zum SFH610. ### 3. Elektrische Eigenschaften | Merkmal | SFH610-1 (Beispiel) | 817C (PC817, Beispiel) | |------------------------|-------------------------------|-------------------------------| | **CTR (Current Transfer Ratio)** | 40–80% (SFH610-1) | 50–600% (je nach Variante) | | **Isolationsspannung** | 5 kV (rms) | 5 kV (rms) | | **Eingangsstrom (If)** | max. 60 mA | max. 50 mA | | **Ausgangsspannung** | max. 70 V | max. 80 V | | **Ausgangsstrom** | max. 50 mA | max. 50 mA | | **Schaltgeschwindigkeit** | ca. 3–18 µs (abhängig von Typ) | ca. 4 µs | ### 4. Anwendung - **SFH610**: Wird oft in industriellen Anwendungen eingesetzt, wo verschiedene CTR-Klassen benötigt werden. - **817C**: Sehr weit verbreitet in Konsumgütern, Netzteilen, Haushaltsgeräten, überall dort, wo eine einfache galvanische Trennung benötigt wird. ### 5. Verfügbarkeit und Preis - **817C** (PC817): Sehr günstig und weltweit in großen Stückzahlen verfügbar. - **SFH610**: Ebenfalls gut verfügbar, aber oft etwas teurer und mit mehr Auswahl bei den CTR-Klassen. ### Fazit Beide Optokoppler sind sich sehr ähnlich und können in vielen Fällen gegeneinander ausgetauscht werden, sofern die elektrischen Parameter (vor allem der CTR) passen. Die genaue Auswahl hängt von den Anforderungen der Schaltung ab. **Datenblätter zum Vergleich:** - [SFH610 bei Vishay](https://www.vishay.com/docs/83673/sfh610a.pdf) - [PC817 bei Sharp/Everlight](https://www.everlight.com/file/ProductFile/EL817.pdf) Falls du einen bestimmten Anwendungsfall hast, ist es wichtig, die genauen Parameter im Datenblatt zu vergleichen.