Optokoppler

Ein Optokoppler, auch als Optoisolator bekannt, ist ein Bauteil, das in elektronischen Systemen verwendet wird, um elektrische Signale zwischen zwei Stromkreisen zu übertragen und dabei eine vollständige elektrische Trennung aufrechtzuerhalten. Es wird als Bauteil auf Teileebene in der Branche der Herstellung von Computern, elektronischen und optischen Produkten eingestuft. Das Gerät besteht aus einer Eingangsseite mit einer LED oder einem Infrarot-Emitters und einer Ausgangsseite mit einem Fotodetektor wie Fototransistor, Fotodiode oder Foto-Triac. Das Eingangssignal treibt den Emitter an, Licht zu erzeugen, das eine transparente Trennbarriere überquert und vom Fotodetektor erfasst wird, der dann das elektrische Signal auf der Ausgangsseite regeneriert. Dieser Mechanismus verhindert Erdschleifen, Spannungsspitzen und Rauschstörungen zwischen verschiedenen Schaltungsabschnitten und macht ihn zu einem kritischen Sicherheitsbauteil in Isolationsbarrieresystemen. Typische Materialien umfassen Galliumarsenid (GaAs) für den Emitter, Silizium (Si) für den Detektor, Epoxidharz für die Verkapselung und Keramiksubstrat für die Isolierung. Wichtige Parameter bei der Auswahl eines Optokopplers sind Isolationsspannung (3750–5000 Vrms nach IEC 60747-5-5), Stromübertragungsverhältnis (50–600%), Kollektor-Emitter-Spannung (30–80 V), Durchlassspannung (1,2–1,5 V), Anstiegs-/Abfallzeit (2–10 µs), Betriebstemperatur (-40 bis 85 °C), Lagertemperatur (-55 bis 125 °C), Eingangsstrom (5–60 mA), Ausgangsstrom (10–100 mA), Gehäusetyp (DIP-4 bis DIP-8), Kriechstrecke (7–10 mm) und Luftstrecke (6–8 mm). Diese Werte sind Referenzbereiche und müssen für das jeweilige Modell und die Anwendung bestätigt werden. Normen wie IEC 60747-5-5 und IEC 60664-1 sind Beschaffungs- und Verifizierungsreferenzen, kein Nachweis der Zertifizierung. Bestätigen Sie modellspezifische Spezifikationen und Konformität immer mit dem Hersteller oder Lieferanten.

Ein Optokoppler funktioniert, indem er ein elektrisches Eingangssignal mithilfe einer LED oder eines Infrarot-Emitters in Licht umwandelt. Dieses Licht überquert eine transparente Trennbarriere, die die elektrische Isolierung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite gewährleistet. Auf der Ausgangsseite empfängt ein Fotodetektor (Fototransistor, Fotodiode oder Foto-Triac) das Licht und wandelt es wieder in ein elektrisches Signal um. Der gesamte Prozess stellt sicher, dass kein elektrischer Strom zwischen den beiden Stromkreisen fließt, sondern nur Licht, wodurch eine vollständige Isolierung erhalten bleibt. Das Ausgangssignal ist proportional zur Intensität des Eingangslichts, und das Stromübertragungsverhältnis (CTR) definiert die Effizienz dieser Übertragung. Die Trennbarriere ist so ausgelegt, dass sie hohen Spannungen standhält, um empfindliche Komponenten zu schützen und Sicherheit in industriellen Umgebungen zu gewährleisten.