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bauteil:optokoppler [2020/07/31 21:00] – [Zum Schalten großer MOSFETs] Maximaler Pulsstrom kmkbauteil:optokoppler [2023/03/17 23:19] (current) – old revision restored (2023/03/17 23:16) IPL1050 entfertn, weil nicht mehr lieferbar kmk
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 Optokoppler eigenen sich dafür, Signale galvanisch zu trennen. Das heißt, man kann das Potential der Signalquelle völlig unabhängig vom Potential des Empfängers halten. Das hilft bei der Vermeidung von [[wpde>Brummschleife|Brummschleifen]]. Außerdem kann man mit Optokopplern ein kleines Signal, das auf einer hohen Spannung aufmoduliert ist, in "angenehme" Spannungsbereiche überführen. Optokoppler eigenen sich dafür, Signale galvanisch zu trennen. Das heißt, man kann das Potential der Signalquelle völlig unabhängig vom Potential des Empfängers halten. Das hilft bei der Vermeidung von [[wpde>Brummschleife|Brummschleifen]]. Außerdem kann man mit Optokopplern ein kleines Signal, das auf einer hohen Spannung aufmoduliert ist, in "angenehme" Spannungsbereiche überführen.
  
-Optokoppler bestehen intern aus einer Leuchtdiode und einem lichtempfindlichen Element. Dabei gibt es von der Photodiode über lichtempfindliche Widerstände (LDR) bis zu Photo-MOSFETs so ziemlich alle Variationen, die man sich vorstellen kann. [[http://www.cel.com/pdf/brochures/Opto_SSR_Brochure.pdf|Diese Übersicht]] von Renseas gibt einen Eindruck.+Optokoppler bestehen intern aus einer Leuchtdiode und einem lichtempfindlichen Element. Dabei gibt es von der Photodiode über lichtempfindliche Widerstände (LDR) bis zu Photo-MOSFETs so ziemlich alle Variationen, die man sich vorstellen kann. __ BROKEN-LINK:[[https://www.mouser.com/pdfDocs/cel-opto-ssr-brochure.pdf|Diese Übersicht]] LINK-BROKEN __ von  
 +Renesas gibt einen Eindruck.
  
  
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 Die englische Bezeichnung für diese Bauteile "Photovoltaic MOSFET driver" weist auf die Hauptanwendung hin. Solche Optokoppler erzeugen genug Spannung am Ausgang, um typische MOSFETs vollständig durchzuschalten. Wenn man damit die Gates von zwei gegeneinander geschaltete MOSFETs treibt, hat man eine vierpolige Schaltung, die sich in weiten Grenzen wie ein Relais verhält. Dabei ist die Schaltung zwar nicht ganz so fix, wie man es von MOSFETs erwarten würde. Mit Schaltzeiten im Bereich von 0.1 ms ist sie aber immer noch deutlich schneller als ein Relais. Die englische Bezeichnung für diese Bauteile "Photovoltaic MOSFET driver" weist auf die Hauptanwendung hin. Solche Optokoppler erzeugen genug Spannung am Ausgang, um typische MOSFETs vollständig durchzuschalten. Wenn man damit die Gates von zwei gegeneinander geschaltete MOSFETs treibt, hat man eine vierpolige Schaltung, die sich in weiten Grenzen wie ein Relais verhält. Dabei ist die Schaltung zwar nicht ganz so fix, wie man es von MOSFETs erwarten würde. Mit Schaltzeiten im Bereich von 0.1 ms ist sie aber immer noch deutlich schneller als ein Relais.
  
-  ? [[http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/pvin.pdf|IPV1050]]: 
-  : zwei Kanäle, maximal 8 V, 10 µA 
   ? [[http://www.vishay.com/product?docid=83469|VOM1271T]]:   ? [[http://www.vishay.com/product?docid=83469|VOM1271T]]:
   : ein Kanal, maximal 8.9 V, 50 µA, mit Schnellabschaltung. Beschaffung über Mouser für etwa 1.80 €.   : ein Kanal, maximal 8.9 V, 50 µA, mit Schnellabschaltung. Beschaffung über Mouser für etwa 1.80 €.
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   ? [[http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/nec/PS2501L-2.pdf|PS2501-1]]:    ? [[http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/nec/PS2501L-2.pdf|PS2501-1]]: 
   : auch ein Klassiker (etwa 0.30 €/Stck.)   : auch ein Klassiker (etwa 0.30 €/Stck.)
 +  ? [[https://www.schukat.com/schukat/pdf.nsf/index/14880E36DEB82B40C125847B003124E9/$file/4n35.pdf|4N35]]:
 +  : Stromübertragung 1:1, wird von vielen Herstellern angeboten (etwa 0.20 €/Stck.)
   ? [[http://www.fairchildsemi.com/ds/MC/MCT2EM.pdf|MTC2]]:    ? [[http://www.fairchildsemi.com/ds/MC/MCT2EM.pdf|MTC2]]: 
   : mit Zugang zur Basis des Foto-Transistors (etwa 0.50 €/Stck.)   : mit Zugang zur Basis des Foto-Transistors (etwa 0.50 €/Stck.)
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 ===== mit invertierendem digitalem Ausgang ===== ===== mit invertierendem digitalem Ausgang =====
 Für eine Übertragung von digitalen Signalen gibt es Optokoppler, deren Ausgang nur die beiden Zustände "high" und "low" annehmen.  Für eine Übertragung von digitalen Signalen gibt es Optokoppler, deren Ausgang nur die beiden Zustände "high" und "low" annehmen. 
-  ? [[http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/Sharp/mXyzrwzr.pdf|PC900]], [[https://www.tme.eu/en/Document/a46a5d7ea7b6ee796ce3eb1750c8937b/VOH1016AB-T.pdf|VOH1016]]:+  ? [[http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/Sharp/mXyzrwzr.pdf|PC900]], __ BROKEN-LINK:[[https://www.vishay.com/docs/84896/voh1016ab.pdf|VOH1016]]LINK-BROKEN__:
   : Klassiker, Bandbreite 1 MBit/s   : Klassiker, Bandbreite 1 MBit/s
   ? [[http://www.fairchildsemi.com/ds/H1/H11L1M.pdf|H11L1]]:   ? [[http://www.fairchildsemi.com/ds/H1/H11L1M.pdf|H11L1]]:
   : Bandbreite 1 MBit/s   : Bandbreite 1 MBit/s
-  ? [[https://docs.broadcom.com/docs/AV02-0940EN|HCPL2601]] / [[http://www.vishay.com/docs/84131/6n137a.pdf|6N137]]: +  ? __ BROKEN-LINK:[[https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/hcpl2631-d.pdf|HCPL2601]]LINK-BROKEN__ / [[http://www.vishay.com/docs/84131/6n137a.pdf|6N137]]: 
-  : Mit Open-Collector-Ausgang. Bandbreite 10 MBit/s+  : Nur für 5V-Logik, mit Open-Collector-Ausgang. Bandbreite 10 MBit/s
  
 ===== zur nicht-invertierenden Übertragung digitaler Signale ===== ===== zur nicht-invertierenden Übertragung digitaler Signale =====
 Bei den meisten Optokopplern ist die LED direkt mit den Eingängen des Bauteils verbunden. Die Signalquelle muss dafür ausreichend Strom liefern können -- etwa 20 mA. Gerade für hohe Übertragungsraten ist das nicht automatisch der Fall. Eine Lösung besteht darin, vor dem Optokoppler einen [[:bauteil:treiber|Treiber-Baustein]] zu setzen. Es gibt aber auch eine Reihe von Optokopplern, bei denen der Eingangs-Treiber bereits integriert ist. Praktischerweise sind diese Optokoppler untereinander pin-kompatibel: Bei den meisten Optokopplern ist die LED direkt mit den Eingängen des Bauteils verbunden. Die Signalquelle muss dafür ausreichend Strom liefern können -- etwa 20 mA. Gerade für hohe Übertragungsraten ist das nicht automatisch der Fall. Eine Lösung besteht darin, vor dem Optokoppler einen [[:bauteil:treiber|Treiber-Baustein]] zu setzen. Es gibt aber auch eine Reihe von Optokopplern, bei denen der Eingangs-Treiber bereits integriert ist. Praktischerweise sind diese Optokoppler untereinander pin-kompatibel:
 +  ? [[http://www.tme.eu/en/Document/e018bcdb4551a8dc5aed68484276c5b1/ACPL-071L-060E.pdf|ACPL-071]]:
 +  : 15 MBaud, sowohl 3.3V-Logik als auch 5V-Logik, Isolation 630 V, Bauform SO8, etwa 1.70 € bei Bürklin, oder TME
   ? [[http://www.avagotech.com/docs/AV02-0324EN|ACPL-072L]], [[http://www.avagotech.com/docs/AV02-0324EN|ACPL-772L]]:   ? [[http://www.avagotech.com/docs/AV02-0324EN|ACPL-072L]], [[http://www.avagotech.com/docs/AV02-0324EN|ACPL-772L]]:
-  : 25 MBaud, sowohl 3.3V-Logik als auch 5V-Logik, Isolation 630 V, Bauform SO8 und DIP8+  : 25 MBaud, sowohl 3.3V-Logik als auch 5V-Logik, vom Signal getrennte Versorgung für die LED, Isolation 630 V, Bauform SO8 und DIP8
   ? [[http://www.farnell.com/datasheets/1524124.pdf|FOD0721]]   ? [[http://www.farnell.com/datasheets/1524124.pdf|FOD0721]]
   : 25 MBaud, 5V-Logik, 5V-Logik, Isolation 3.75 kV Bauform SO8   : 25 MBaud, 5V-Logik, 5V-Logik, Isolation 3.75 kV Bauform SO8
-  ? [[http://downloads.cdn.re-in.de/1200000-1299999/001265653-da-01-en-OPTOCOUPLER_3_3V_FOD8001_SOIC_8_ONS.PDF|FOD8001]]:+  ? __ BROKEN-LINK:[[https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/fod8001-d.pdf|FOD8001]]LINK-BROKEN__:
   : 25 MBaud, sowohl 3.3V-Logik als auch 5V-Logik, Isolation 3.75 kV, Bauform SO8   : 25 MBaud, sowohl 3.3V-Logik als auch 5V-Logik, Isolation 3.75 kV, Bauform SO8
-  ? [[http://www.tme.eu/en/Document/e018bcdb4551a8dc5aed68484276c5b1/ACPL-071L-060E.pdf|ACPL-071]]: 
-  : 15 MBaud, sowohl 3.3V-Logik als auch 5V-Logik, Isolation 630 V, Bauform SO8, etwa 1.70 € bei Bürklin, oder TME 
  
 Eine Nebenwirkung des internen Treibers ist, dass diese Koppler das digitale Signal nicht invertieren. Ein "high" am Eingang wird zu einem "high" am Ausgang. Da die Versorgung von Eingang und Ausgang galvanisch getrennt sind, können diese Optokoppler auch für die Umsetzung von 3V-Logik auf 5V-Logik und umgekehrt eingesetzt werden. Eine Nebenwirkung des internen Treibers ist, dass diese Koppler das digitale Signal nicht invertieren. Ein "high" am Eingang wird zu einem "high" am Ausgang. Da die Versorgung von Eingang und Ausgang galvanisch getrennt sind, können diese Optokoppler auch für die Umsetzung von 3V-Logik auf 5V-Logik und umgekehrt eingesetzt werden.
  
 ===== zum Schalten großer MOSFETs ===== ===== zum Schalten großer MOSFETs =====
-Um MOSFETs und [[dewp>Bipolartransistor_mit_isolierter_Gate-Elektrode|IGBTs]] voll durchzuschalten werden Spannungen zwischen Gate und Source benötigt, die 10 V oder höher sind. Außerdem hat das Gate von Leistungstransistoren meist eine Kapazität in Höhe einiger nF. Um diese Bauteile schnell anzusteuern, wird daher kurzzeitig ein vergleichsweise großer Strom benötigt.+Um MOSFETs und [[wpde>Bipolartransistor_mit_isolierter_Gate-Elektrode|IGBTs]] voll durchzuschalten werden Spannungen zwischen Gate und Source benötigt, die 10 V oder höher sind. Außerdem hat das Gate von Leistungstransistoren meist eine Kapazität in Höhe einiger nF. Um diese Bauteile schnell anzusteuern, wird daher kurzzeitig ein vergleichsweise großer Strom benötigt.
   ? [[http://www.farnell.com/datasheets/1266116.pdf|HCPL3180]]:   ? [[http://www.farnell.com/datasheets/1266116.pdf|HCPL3180]]:
   : maximaler, kurzfristiger Ausgangsstrom: 2.5 A, maximale Schaltfrequenz: 250 kHz    : maximaler, kurzfristiger Ausgangsstrom: 2.5 A, maximale Schaltfrequenz: 250 kHz 
Line 76: Line 77:
   ? [[http://www.fairchildsemi.com/ds/MO/MOC3081M.pdf|MOC3081M]]:   ? [[http://www.fairchildsemi.com/ds/MO/MOC3081M.pdf|MOC3081M]]:
   : Schaltstrom kurzfristig 1 A, dauerhaft 50 mA, Schaltspannung 800 V, Schaltgeschwindigkeit 1500 V/µs   : Schaltstrom kurzfristig 1 A, dauerhaft 50 mA, Schaltspannung 800 V, Schaltgeschwindigkeit 1500 V/µs
-  ? [[https://cdn.sharpsde.com/fileadmin/products/Optoelectronics/Isolation%20Devices/Specs_Phototriac/PC3SF11Y_Series_31Mar04_DS_D2A08001FEN.pdf|PC3SF11]]:+  ? __ BROKEN-LINK:[[https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/43334/SHARP/PC3SF11/+33_45UO.vRPbSGNXlNY+/datasheet.pdf|PC3SF11]]LINK-BROKEN__:
   : Schaltstrom kurzfristig 1.2 A, dauerhaft 100 mA, Schaltspannung 600 V, Schaltgeschwindigkeit 2000 V/µs   : Schaltstrom kurzfristig 1.2 A, dauerhaft 100 mA, Schaltspannung 600 V, Schaltgeschwindigkeit 2000 V/µs
  
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   ? [[http://www.vishay.com/product?docid=83540|CNY66]]:   ? [[http://www.vishay.com/product?docid=83540|CNY66]]:
   : maximal 8 kV. Ähnlich zu CNY21. Erhältlich für etwa 2 € bei Bürklin. Best-Nr. 65 S 5658   : maximal 8 kV. Ähnlich zu CNY21. Erhältlich für etwa 2 € bei Bürklin. Best-Nr. 65 S 5658
-  ? [[http://www.ttelectronics.com/sites/default/files/download-files/OPI110-1264.B.pdf|OPI110]]:+  ? __ BROKEN-LINK:[[https://eu.mouser.com/datasheet/2/414/TTRB_S_A0003602360_1-2565304.pdf|OPI110]]LINK-BROKEN__:
   : maximal 10 kV. Mit Phototransistor. Erhältlich bei Farnell und RS für etwa 3.50 €   : maximal 10 kV. Mit Phototransistor. Erhältlich bei Farnell und RS für etwa 3.50 €
-  ? [[http://www.ttelectronics.com/sites/default/files/download-files/OPI150-153-155_2.pdf|OPI150]]:+  ? __ BROKEN-LINK:[[https://eu.mouser.com/datasheet/2/414/OPTIS01338_1-2564891.pdf|OPI150]]LINK-BROKEN__:
   : maximal 50 kV. Mit Phototransistor. Das ist das obere Ende der Fahnenstange. Um diese Spannung zu halten, ist der Koppler 80 mm lang. Erhältlich bei Mouser für etwa 25.00 €   : maximal 50 kV. Mit Phototransistor. Das ist das obere Ende der Fahnenstange. Um diese Spannung zu halten, ist der Koppler 80 mm lang. Erhältlich bei Mouser für etwa 25.00 €
      
 ===== Ohne Opto ===== ===== Ohne Opto =====
 Eine galvanische Trennung von Signalen lässt sich auch mit zwei magnetisch gekoppelten Spulen erreichen. Diese [[wpde>Übertrager|elektromagnetische Übertrager]] funktionieren ähnlich wie ein Transformator, jedoch sind sie nicht für hohe Leistungen ausgelegt.  Eine galvanische Trennung von Signalen lässt sich auch mit zwei magnetisch gekoppelten Spulen erreichen. Diese [[wpde>Übertrager|elektromagnetische Übertrager]] funktionieren ähnlich wie ein Transformator, jedoch sind sie nicht für hohe Leistungen ausgelegt. 
-* [[https://docs-emea.rs-online.com/webdocs/00bb/0900766b800bbc2c.pdf|OEP A262A6E]]: Für Frequenzen von 30 Hz bis 30 kHz, gedacht für Audio-Signale +  * [[https://docs-emea.rs-online.com/webdocs/00bb/0900766b800bbc2c.pdf|OEP A262A6E]]: Für Frequenzen von 30 Hz bis 30 kHz, gedacht für Audio-Signale 
-* [[https://www.tme.eu/en/Document/0261a4af529274cf0724e4ad7b32d0f5/RJ45-TRAFO.pdf|Amphenol LMJ1598824110DT39]]: Eine RJ45 Ethernet-Buchse mit integriertem Übertrager zur galvanischen Trennung. Arbeitsfrequenz 10 MHz bis 1 GHz +  * [[https://www.tme.eu/en/Document/0261a4af529274cf0724e4ad7b32d0f5/RJ45-TRAFO.pdf|Amphenol LMJ1598824110DT39]]: Eine RJ45 Ethernet-Buchse mit integriertem Übertrager zur galvanischen Trennung. Arbeitsfrequenz 10 MHz bis 1 GHz 
-* [[https://www.tme.eu/Document/be575a29cca89e9dc50bba2a98b9da33/ADUM1200ARZ.pdf|ADUM1200]]: Ein magnetischer Übertrager, der intern schaltet, um auch bei DC noch arbeiten zu können. 0 Hz bis 50 Mbps (Megabit pro Sekunde)+  * [[https://www.tme.eu/Document/be575a29cca89e9dc50bba2a98b9da33/ADUM1200ARZ.pdf|ADUM1200]]: Ein magnetischer Übertrager, der intern schaltet, um auch bei DC noch arbeiten zu können. 0 Hz bis 50 Mbps (Megabit pro Sekunde)