MOC3021-Datenblatt:Konfiguration und Verwendung

Schaltkreise benötigen oft intuitive Möglichkeiten, um die Stromversorgung zu schalten oder andere Niederspannungskomponenten zu schützen. Daher ist eine winzige Schaltungskomponente, die als Optokoppler bekannt ist, unerlässlich. Es überträgt elektrischen Strom zwischen isolierten Stromkreisen. Es wird auch als Optokoppler oder optischer Isolator bezeichnet. Sie können die schwarzen vier- oder sechspoligen Haushaltsgeräte wie Ihr Ladegerät finden. Begleiten Sie uns daher für einen umfassenden Blick auf den Optokoppler und warum er ein so wertvolles elektronisches Bauteil ist. Darüber hinaus finden Sie das IC und die dazugehörigen Details auf unserer Website.

1. Was ist ein Optokoppler und wie funktioniert er?

Im Idealfall lässt ein typischer Transistor den Stromfluss erst zu, wenn die Auslösung am Basisstift erfolgt. Wenn Sie jedoch einen diskreten Transistor vorsichtig entkappen, können Sie einen winzigen Stromfluss durch den Emitterstift beobachten. Natürlich nach dem Anlegen einer Spannung an den Kollektorstift.

Somit fließt der Strom, obwohl die restlichen Teile nichtleitende Materialien wie Glas oder Kunststoff sind.

Die spürbare Spannung ist nicht auf die Wechselstromanwendung zurückzuführen, sondern auf Photonen auf der bloßen Basis des Transistors. Das bedeutet, dass Licht Leitfähigkeit im Halbleiter induziert, daher die Existenz von Fototransistoren.

Außerdem sind Fototransistoren zweipolige Transistoren (ohne Basisstift). Sie kommen auch in einer durchsichtigen Verpackung.

Im Vergleich dazu sehen sie aus wie Dioden und verwenden Licht als Basiswährung. Sie arbeiten auch mit Fotodioden, um eine Stromverschiebung in Geräten in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Lichts zu erkennen.

Folglich liegt ein praktisches Beispiel in Annäherungsanzeigeanwendungen.

Ein Optokoppler hat zwei Teile, um ein elektrisches Signal zwischen zwei Schaltkreisen zu übertragen. Außerdem sind die beiden Stromkreise von der Wechselstromleitung getrennt, um einen Stromschlag zu vermeiden, ein Vorgang, der als Isolierung bekannt ist.

（Arbeitsdarstellung des Optokopplers）

Die zwei Teile im optischen Isolator sind; eine interne Leuchtdiode und ein Fototransistor, der Licht erkennt. Daraufhin wird abhängig von der einfallenden Lichtintensität geschaltet. Daher kombiniert ein Optokoppler einen Fototransistor und eine LED, um die Schaltspannung zu steuern.

Das erklärt, wie es mit einem Schaltelement berührungslos umgeht.

Ein Stromeingang zum Koppler beleuchtet die LED und erzeugt so Infrarotlicht proportional zur Eingangsspannung. Dann beginnt der Transistor seinen normalen Funktionsprozess bei Erkennung des Morgens.

Für eine schnellere Schaltgeschwindigkeit kann ein externer Widerstand an Masse angeschlossen werden.

2. Optokoppler-Eingänge und -Ausgänge

Im Allgemeinen bestehen Optokoppler aus einer Diode am Eingang und einem Schaltelement am Ausgang.

Die Diode ist lichtemittierend; Aufgrund der Optokopplerbox können Sie das Licht jedoch nicht sehen. Außerdem ist das Licht der Diode infrarot und daher nicht leicht zu sehen.

Die Leuchtdiode läuft mit der gleichen Spannungsamplitude wie eine typische LED.

Das Ausgangsende kann einen NPN-Transistor, einen TRIAC, einen siliziumgesteuerten Gleichrichter oder sogar einen vollständig logikfähigen Ausgang haben.

Da der Basisstrom am Ausgang durch Lichtenergie getrieben wird, ist er normalerweise gering.

Die niedrige Basisausgangsspannung verlangsamt auch die Anstiegs- und Abfallzeit. Allerdings kann man hier einen Logikausgang und einen Optokoppler mit passenden Geschwindigkeiten verwenden, um Abhilfe zu schaffen. Dafür ist jedoch eine andere Ausgangsklemmenspannung erforderlich.

（Pinout-Diagramm eines Optokopplers）

Der Hauptvorteil eines Optokopplerausgangs besteht darin, dass er eine Spannungsisolierung von der Eingangsspannung durchführen kann. Somit fungiert es als schwebender Schalter, wenn auch nicht als einer von Qualität.

Sie können beispielsweise einen Transistor am unteren Ende verwenden und einen Pull-up hinzufügen. Jedes Mal, wenn die Diode eingeschaltet ist, aktiviert sie den Transistor, um den Kollektor auf Low zu ziehen.

Außerdem würde ein Transistor am oberen Ende plus ein Widerstand zwischen der Ausgangsmasse und dem Emitter den Emitter am Ausgang hochziehen.

Normale Optokoppler haben jedoch einen begrenzenden Basisantrieb, der zu einer hohen Sättigung bis zu einem ganzen Volt führt. Die langsamen Geschwindigkeiten und Isolationsspannungseigenschaften von Optokopplern sind effiziente Rückkopplungsschleifen der Stromversorgung.

Darüber hinaus erlaubt die Stromstärke nicht, Strom wie ein Generator zu liefern.

Auf der anderen Seite kann ein Optokoppler ohne die Hilfe separater Treiber effizient Signale zwischen Schaltungen übertragen.

3. MOC3021 Datenblatt: Merkmale und Spezifikationen des MOC3021

Es gibt eine Version des Optokoppler-Nulldurchgangs-TRIAC, den MOC3021.

Seine Infrarot emittierenden Dioden enthalten Galliumarsenid und einen beidseitigen Siliziumschalter.

Weitere Features sind:

• Wenn die AC-Spitzenspannung 1 Sekunde lang 60 Hz beträgt, hat sie eine Isolationsstoßspannung von 7500 VAC (pk).
• Ein Umgebungstemperaturbereich (TA) von -40 bis + 85 °C.
• Ein Lagertemperaturbereich (T stg) von -40 bis +150 °C
• Die Gesamtverlustleistung (PD) mit dem TA bei 25 °C beträgt 330 mW. Die Dauer über 25 °C beträgt 4,4 m/W °C
• Sperrschichttemperaturbereich (TJ) VON -40 bis 100 °C.
• Löttemperatur (TL) für 10s beträgt 260°C

4.MOC3021 Pin-Konfiguration

PIN	Pin-Name	Beschreibung
1	Anode (A)	IR-LED-Anodenstift. Verbindet mit dem Logikeingang
2	Kathode (C)	IR-LED-Kathodenstift
4	TRIAC-Hauptanschluss 1	TRIAC-Ende im IC
6	TRIAC Hauptterminal 2	Ein weiteres TRIAC-Ende im IC

Pins 3 und 5 haben keine Verbindung.

5. MOC3021 Datenblatt: Verwendung des Fototransistor-Optokopplers MOC3021

Der MOC3021 ist eine Wahl für einen Optokoppler, der AC-Anwendungen über Gleichstrom steuert. Die Betriebstemperaturen bei hohen Lasten wirken sich jedoch auf die Schaltungsleistung aus. Glücklicherweise hält der MOC3021 hohen Temperaturen stand und erhält so die Lebensdauer des Optokopplers.

Da ein TRIAC seinen Ausgang treibt, kann er eine 100-V-Last verursachen. Dies und die Tatsache, dass der TRIAC in beide Richtungen arbeitet, macht es einfach, die AC-Lasten zu steuern.

Die Nulldurchgangsfähigkeiten ermöglichen es, Schäden durch direkte Spitzenspannungen zu verhindern. Dies geschieht durch Initiieren der Wechselstromleitung. Dies ist jedoch der Fall, nachdem die Wechselstromwelle 0 V erreicht hat, wenn sie nur zum ersten Mal eingeschaltet wird. Die dezenten Anstiegs- und Abfallzeiten erlauben auch eine Kontrolle der Ausgangsspannung.

Daher ist der MOC3021 ideal für die Steuerung größerer Wechselspannungslasten in digitalen Steuerungen wie der MCU/MPU.

Da es möglich ist, die Leistung zu steuern, ist es auch möglich, die Licht-/Geschwindigkeitsintensität eines AC-Motors beizubehalten.

Hier ist ein Video eines Projekts mit dem Optokoppler.

6. MOC3021 Datenblatt: Verwendung von MOC3021

Die Strombegrenzung des MOC3021 erlaubt es nicht, Spannungslasten direkt zu treiben. Wie ein TRIAC benötigt es einen weiteren Leistungsschalter, der genügend Strom liefert, um die Lasten zu bewegen.

Insbesondere fungiert in dieser Einstellung der Optokoppler als Controller.

Außerdem schaltet der MOC3021 Lasten, indem er die LED ein- oder ausschaltet. Alternativ können PWM-Signale auch dazu beitragen, die LED und damit den TRIAC zu ändern. Sobald der TRIAC eingeschaltet ist, kann er die Helligkeit und Geschwindigkeit der Last steuern.

Die Schaltgeschwindigkeit des Optokopplers ist ein wesentlicher Faktor beim Schalten von AC-Lasten. Die Geschwindigkeit hängt von der Spannungsamplitude und der Betriebsumgebungstemperatur des Optokopplers ab.

（MOC3021-Schnittstellendiagramm）

7. Anwendungen des MOC3021-Datenblatts

Die allgemeine Verwendung des MOC3021 ist die Steuerung eines AC-Geräts. Daher ist es hilfreich bei;

• AC/DC-Leistungssteuerung
• Drehzahlregelung des AC-Motors
• Wechselstrom-Lichtdimmer
• Stroboskoplichter
• Verwendung von MCU/MPU zur Steuerung von AC-Lasten
• Rauschkopplungsschaltkreise

（Sirenen-Blitzlichter )

8. MOC3021 Datenblatt: Das MOC3021-Äquivalent

Alternativ können die folgenden Optokoppler als Ersatz für den MOC3021 verwendet werden.

• FOD3180 (Hochgeschwindigkeits-MOSFET)
• MCT2E (Nicht-Null-Transistor)
• MOC3041 (Nicht-Nulldurchgangs-TRIAC) 

Schlussfolgerung

Ein Optokoppler ist ein aufregendes Gadget, insbesondere seine Implementierung in verschiedene Geräte. Hoffentlich verbessern die obigen Abbildungen Ihr Verständnis des Gadgets. Sollten Sie Fragen haben oder Hilfe benötigen, kontaktieren Sie uns über unsere Website.