2 Fragen zu Optokoppler

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)