Wird bei einem TRIAC-Optokoppler eine Schutzdiode benötigt und wozu?

Ist eine Verpolungsschutzdiode über dem EINGANG eines Optokopplers erforderlich?

Zusammenfassung:

• Eine Diode würde an der gezeigten Stelle oft nicht verwendet werden, ABER sie schützt vor extremen Bedingungen und kostet sehr wenig zu implementieren, also ist es keine schlechte Idee. Ich habe noch nie eine Diode an dieser Stelle in einer "realen" Schaltung gesehen.

• Die Diode schützt vor den möglichen Auswirkungen größerer Schaltspitzen der Ausgangsschaltung, die kapazitiv in die Eingangs-LED eingekoppelt werden. Dies ist normalerweise kein Problem.

• Die Diode bietet ESD-Schutz (elektrostatische Entladung) für die Eingangs-LED. Ob dies ein Problem ist, hängt von Ihrer Anwendung ab. Einmal in Schaltung R1 dient als ESD-Entladungspfad und die ESD müsste auf einem Niveau liegen, wo dies nicht genügend Schutzlast bietet – ungewöhnlich, aber möglich.

• Fast jede Diode wird es tun. Ein (sehr billiger, sehr verfügbarer) 1N4148 wäre eine gute Wahl. Es muss nur die LED vor Rückspannung schützen.

Für die Optokoppler Sharp S108T01 & 2, Datenblatt hier in der Schaltung unten auf Seite 9, wäre die Schutzdiode D1 am Eingang normalerweise nicht erforderlich, aber keine schlechte Idee. Die Kosten sind sehr niedrig und können in einigen Fällen nützlich sein .

LEDs sind empfindlich gegenüber Beschädigungen durch recht bescheidene Spannungswerte mit umgekehrter Polarität. Diese Diode bietet einen Verpolungsschutz für die interne LED. In dieser Schaltung besteht keine große Aussicht auf Verpolung, daher ist die Diode ein gewisser Luxus. Im Datenblatt auf Seite 4 wird die LED-Sperrspannung mit 6 Volt angegeben. Das ist die Spannung, bei der es beschädigt werden kann - auch ohne Stromfluss.

Sie denken möglicherweise, dass bei einer induktiven Last am Ausgang eine große Spannungstransiente auftreten kann , die über eine kapazitive Kopplung mit der Eingangsdiode gekoppelt werden könnte . Einige Hersteller von Optokopplern mit sehr hoher Isolation (HP/Avago sind in ausgewählten Fällen ein gutes Beispiel) geben möglicherweise den Grad der Kopplung zwischen Eingang und Ausgang an, dies ist jedoch selten. Dies ist normalerweise im Hinblick auf die Kopplung zwischen Eingang und Ausgang von Interesse, wenn sehr hohe Änderungsraten der Gleichtaktspannung am Eingang aufgrund kapazitiver Kopplung zu einer Auslösung des Ausgangs führen können . (Gleichtakt ist, wenn beide Eingangsleitungen zusammen wechseln – die LED kann durchgehend ausgeschaltet bleiben, aber beide Leitungen können in kurzer Zeit von z. B. 0 V auf 500 V wechseln.)

Die Diode bietet ESD-Schutz (elektrostatische Entladung) für die Eingangs-LED. Ob dies ein Problem ist, hängt von Ihrer Anwendung ab. ESD kommt normalerweise von angelegten Fingern von Personen, die keine ordnungsgemäße Erdung verwenden. LEDs sind anfälliger für diese Art von Beschädigung, wenn sie in Sperrrichtung vorgespannt sind, als fast alle anderen gängigen Komponenten. Sobald sich der Optokoppler jedoch in der Schaltung befindet, bietet R1 einen ESD-Entladungspfad und die ESD müsste auf einem Niveau liegen, bei dem dies keine ausreichende Schutzlast bietet - ungewöhnlich, aber möglich.

Als Richtlinie bin ich nach den meisten Maßstäben ein einigermaßen vorsichtiger und konservativer Designer (wenn ich mich aus bestimmten Gründen nicht dafür entscheide :-)) und ich würde es normalerweise nicht für notwendig halten , die Diode wie gezeigt einzubauen. Da Murphy jedoch immer nach Möglichkeiten sucht, scheinbar sichere Stromkreise zu zerstören, würde ich wahrscheinlich hinzufügen, wenn es eine erhebliche induktive Lastkomponente gäbe und insbesondere wenn der Optoisolator nicht nulldurchgangsgeschaltet wäre (wie dies nicht der Fall ist). die Diode.

Eine andere Möglichkeit, bei der eine umgekehrte Polarität der Diode auftreten könnte, besteht darin, dass eine umgekehrte Polarität oder Wechselstrom an Vcc angelegt wird. Dies ist in allen außer experimentellen Schaltungen äußerst unwahrscheinlich.

Die Diode wird nicht benötigt. Russell hat Recht, dass LEDs empfindlich auf Verpolung reagieren (sie können nur wenige Volt aushalten), aber in diesem Fall ist dies wirklich nicht erforderlich.
Sicher, Sie könnten es für jede schlechte Situation hinzufügen, aber platzieren Sie auch Gasentladungsröhren , um Ihre Wechselstromleitung zu schützen?

Bearbeiten (zur Produktzuverlässigkeit, als Antwort auf Russells Kommentare)
Ich habe Gasröhren genau deshalb erwähnt, weil sie nicht so oft verwendet werden , auch wenn sie der Goldstandard sind . Was ich meinte, war, dass man auch beim Stromkreisschutz immer noch den gesunden Menschenverstand einsetzen muss und nicht alles mit der Vorstellung schützen muss, dass es auch nicht schadet, wenn es nicht hilft. Im Unterhaltungselektronikdesign ist dies ein grundlegender Bestandteil der Kosteneffizienz: Tu es nicht, wenn es nicht notwendig ist. Angenommen, das Hinzufügen der Diode verhindert 1 von 10 000 fehlerhaften Produkten, dann wäre sie wahrscheinlich immer noch nicht enthalten. Ein weiterer Fehler kann an einer anderen Stelle im Stromkreis verursacht werden, was auch durch die Platzierung einer anderen Schutzkomponente hätte vermieden werden können. Am Ende müssen Sie also die Produktkosten um 5 % erhöhen, um 0,1 % Ausfälle zu vermeiden. Dies wird in der Unterhaltungselektronik einfach nicht gemacht. Bei sicherheitskritischen Produkten sieht das ganz anders aus.