Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Moc3041 описание на русском

Симисторная оптопара (оптосимистор) принадлежат к классу оптронов и обеспечивают отличную гальваническую развязку между низковольтной управляющей частью схемы и силовой нагрузкой, посредством оптического канала. Они состоят из инфракрасного светодиода на основе арсенида галлия, соединенного посредством оптического канала с двунаправленным кремниевым симистором. Последний может быть дополнен отпирающей схемой, срабатывающей при переходе через нуль питающего напряжения и размещенной на том же кремниевом кристалле.

simistornaja-optopara.jpg

Классификация оптосимисторов МОС3009-МОС3083.
Типичная схема подключения, расчеты элементов.
Практические замечания.
Переключение нагрузок управляющим сигналом.
Эти радиоэлементы особенно незаменимы при управлении более мощными симисторами, например, при реализации реле высокого напряжения или большой мощности.
Оптосимистор может размещаться в малогабаритном DIP-корпусе с шестью выводами. Цоколевка и внутренняя структура показана на рисунке.
struktura-optosimistora.jpg
Внутренняя структура оптосимистора

Ниже приведена таблица классификации симисторных оптопар МОС3009-МОС3083

Ток светодиода оптосимистора, (мА) Типы оптосимисторов
30 МОС 3009 МОС3020
15 МОС 3010 МОС3021 МОС3031 МОС3041 МОС3061 МОС3081
10 МОС 3011 МОС3022 МОС3032 МОС3042 МОС3062 МОС3082
5 МОС 3012 МОС3023 МОС3033 МОС3043 МОС3063 МОС3083
Напряжение на нагрузке 110/120В 220/240В 110/120В 220/240В 220/240В 220/240В
Схема обнаружения нуля Нет Нет Да Да Да Да
250 В 400 В 250 В 400 В 600 В 800 В
1,5В 1,5В 1,5В 1,5В 1,5В 1,5В
3 В 3 В 3 В 6 В 6 В 6 В
60 60 60 60 60 60
Для снижения помех желательно использовать симисторы, открывающиеся при переходе через ноль напряжения питания. Оптосимисторы без обнаружения нуля чаще используются с резистивной нагрузкой или в случаях, когда напряжение питания должно отключаться.
Когда симистор находится в проводящем состоянии, максимальное падение напряжения на его выводах обычно равно 1,8в (максимум 3 вольта) при токе до 100 мА.
Ток удержания, поддерживающий проводимость выходного каскада оптосимистора, равен 100 мкА, каким бы он ни был (отрицательным или положительным) за полупериод питающего напряжения.
Ток утечки выходного каскада в закрытом состоянии варьируется в зависимости от модели симисторной оптопары. Для оптосимисторов с обнаружением нуля ток утечки может достигать 0,5 мА, если светодиод находится под напряжением.
У инфракрасного светодиода обратный ток утечки равен 0,05 мкА (максимум 100мкА), и максимальное падение прямого напряжения 1,5 вольт для всех моделей оптосимисторов.
Максимальный импульсный ток в проводящем состоянии переключателя выходного каскада – не более 1 А.
Полная рассеиваемая мощность оптосимистора не должна превышать 250 мВт (максимум 120 мВт для светодиода и 150 мВт для выходного каскада при температуре 25 градусов.)

Типичная схема подключения, расчеты элементов.

Сопротивление ограничительного резистора Rдиода   зависит от минимального прямого тока инфракрасного светодиода, необходимого для отпирания симистора.
Для примера рассчитаем Rдиода для оптосимистора МОС3083 и напряжения питания +5 вольт. В нашем случае максимальный ток, который может пропустить через себя светодиод оптосимистора 60 мА, рабочий ток 5 мА. Следует принять ток светодиода 10 мА с учетом снижения эффективности светодиода в течении срока службы, постепенного ослабления силы тока (запас 5 мА).
Таким образом Rдиода  = (5-1,5)/0,01 = 350 Ом (ближайшее 360 Ом).
При использовании транзисторного ключа, следует учитывать падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения – порядка 0,3 вольта и расчеты проводить не для 5 вольт, а 4,7 вольт. В таком случае Rдиода    составит 320 Ом (ближайшее 330 Ом).
Рассмотрим типичную схему подключения симисторной оптопары приведенную в даташите.

shema-s-datashita.jpg

Резистор R на схеме включать необязательно, когда нагрузка чисто резистивная. Однако, если симистор защищен цепочкой Rзащ-Cзащ (смотрите подробнее — защита симистора), резистор Rзащ позволяет ограничить ток через управляющий электрод оптосимистора.
В случае индуктивной нагрузки проходящий через симистор ток и напряжение находятся в противофазе. Так как симистор перестает быть проводником, когда ток проходит через ноль, конденсатор Сзащ может разряжаться через оптосимистор. Тогда резистор R ограничит этот ток разряда. Зная, что максимально допустимый ток для оптосимистора 1 ампер и, приняв за максимальное значение действующего напряжения в сети 260 вольт, рассчитаем минимальное значение сопротивления R:
R = 260 х √2 / 1 = 368 Ом (ближайшее 360 Ом).
Слишком большая величина может привести к нарушению работы.
 Значение резистора Rупр может быть в диапазоне от 100 до 500 Ом. Резисторы R и Rупр вводят задержку отпирания симистора, которая будет тем значительнее, чем выше сопротивления этих резисторов.
Защитная цепочка для симистора просто необходима.  Для оптосимисторов с обнаружением нуля, такой как МОС3083, — желательна. Для высокоиндуктивной нагрузки значение Rзащ необходимо увеличить до 360 Ом.

Практические замечания

В выше приведенной схеме нагрузка подключается к аноду А1. Если подключить к аноду А2, схема работать не будет, нагрузка будет подключаться сразу и не будет управляться электродом.
Глядя на структурную схему симистора, можно заметить, что управляющий электрод находится рядом с анодом А1. И сопротивление между ними невелико. Так, например для симистора ВТА41 оно составляет 60 Ом. Положение анодов для симистора ВТА41 приведено на рисунке ниже. 
Симистор ВТА41
Как видно из рисунка теплоотводящая часть симистора может быть изолированной или может служить дополнительным выводом анода А2. Это нужно учитывать перед креплением на радиатор.
Радиатор для симистора следует выбирать в зависимости от рабочего тока, который будет протекать через нагрузку, и от падения напряжения на переходе между анодами А1 и А2. Так в открытом состоянии падение напряжения Ua1a2 на симисторе ВТА41 составляет 0,9 вольт. Мощность, выделяемую в качестве тепла на радиаторе, вычислить просто.
P = Ua1a2 х Iнагр
Если мощность нагрузки 1 кВт, то ток, проходящий через симистор, составит приблизительно 4,5 ампера. Следовательно, симистор должен рассеять примерно 4 Вт тепла.  И чем больше ток, проходящий через симистор, тем больший необходимо установить радиатор.
Так, если на симистор ВТА41 посадить радиатор 14х14 мм и нагрузку в 1 кВт, симистор долго не протянет, температура будет обжигающей. При размере радиатора 60х66 мм (что в 20 раз больше) — температура уже 60 градусов и он сможет обеспечить стабильную работу симистора в вентилируемом корпусе. Увеличив нагрузку до 2 кВт, придется увеличить площадь радиатора. Нагрев — это проблема симистора и никуда от этого не денешься.
Радиаторы 66х60 мм и 14х14 мм.
Радиаторы 66х60 мм и 80х110 мм

Переключение нагрузок управляющим сигналом

Иногда нужно не просто отключать или включать нагрузки с помощью симистора, а еще и переключать их.    Самые распространённые реле обычно так и работают. Если через катушку реле проходит достаточный ток, замыкаются контакты, если нет – автоматически замыкаются другие контакты. Происходит переключение.

Чтобы заставить переключаться нагрузки на симисторе необходимо создать условия, при которых нагрузки будут управляться одним сигналом. При этом если подача напряжения (например, +5 вольт) открывает один оптосимистор, второй должен тут же закрыться. Такую схему легко реализовать, если использовать на входе второго оптосимистора простой инвертор на транзисторе.
Транзистор работает в ключевом режиме. При открытии создает на светодиоде оптрона фактически нулевое напряжение. Ток через второй оптосимистор не протекает, он закрыт. Первый оптрон работает как обычно. Все поменяется при отсутствии управляющего сигнала. Произойдет переключение как в обычном реле.
Схема может работать даже от маломощного источника сигнала. Например, можно использовать выходы элементов логики или микроконтроллеров.
Без подачи управляющего сигнала
Подаем сигнал
Второй вариант схемы проще, но зависит от реализации схемы источника сигнала. Если, например, внутри микросхемы триггера «нулевой» выходной сигнал означает заземление выходного контакта, то схема будет работать. Нужно смотреть внутреннюю структуру конкретного источника.
Симистор ВТА41 600В — http://ali.pub/3jufmv
Симисторы на 16 ампер —http://ali.pub/3f27ak
Симисторы на 20 ампер —http://ali.pub/3f27ka
Симисторная оптопара МОС3083 — http://ali.pub/3jug03

—>—>Главная—> » 2016 » Февраль » 12 » Использование оптотиристоров MOC30xx

19:56 Использование оптотиристоров MOC30xx

    Оптосимистор принадлежат к классу оптронов и обеспечивают очень хорошую гальваническую развязку (порядка 7500 В) между управляющей цепью и нагрузкой. Эти радиоэлементы состоят из Арсенид-гелиевого инфракрасного светодиода, соединенного посредством оптического канала м двунаправленным кремневым переключателем. Последний может дополнен отпирающей схемой, срабатывающей при переходе через нуль питающего напряжения и размещенной на том же кремниевом кристалле.

Эти радиоэлементы особенно незаменимы при управлении более мощными симисторами, например при реализации реле высокого напряжения или большей мощности. Подобные оптопары были задуманы для осуществления связи между логическими элементами с малым уровнем напряжения (например, вентиль TTL) и нагрузкой, питаемой сетевым напряжением (110 или 220 вольт).

Оптосимистор может размещаться в малогабаритном DIP-корпусе с шестью выводами.

Внутренняя структура оптосимисторов. Существует два типа оптосимистор с детектором нуля и без детектора. Оптосимистор с детектором нуля может быть использован в качестве реле для высокого напряжения. При использовании простого оптосимистора можно реализовать диммер для управления освещением.

     Ниже приведена таблица, все выбранные оптроны отличаются минимальным гарантированием током управления и максимальным рабочим напряжением.

Ift Тип Тип Тип Тип Тип Тип
20 MOC3010 MOC3021 MOC3031 MOC3041 MOC3061 MOC3081
10 MOC3011 MOC3012 MOC3032 MOC3042 MOC3062 MOC3082
05 MOC3012 MOC3013 MOC3033 MOC3043 MOC3063 MOC3083
Напряжение питания 110/120 В 220/240 В 110/120 В 220/240 В 220/240 В 220/240 В
Обнаружение нуля НЕТ НЕТ ДА ДА ДА ДА
Vdrm 250 В 400 В 250 В 400 В 600 В 800 В

     В таблице приведена классификация оптосимисторов по величине прямого тока, через светодиод  IFT, открывающего прибор, и максимального прямого повторяющегося напряжения, выдерживаемого симистором на выходе ( VDRM). В таблице отмечено также и свойство симистора открываться при переходе через нуль напряжения питания. Для снижения помех предпочтительнее использовать симисторы, открывающиеся при переходе через нуль напряжения питания.

     Что касается элементов с обнаружением нуля напряжения питания, то их выходной каскад срабатывает при превышении напряжением питания некоторого порога, обычно это 5 В (максимум 20 В). Серии МОС301х и МОС302х чаще используются с резистивной нагрузкой или в случаях, когда напряжение питания нагрузки должно отключаться. Когда симистор находится в проводящем состоянии, максимальное падение напряжения на его выводах обычно равно 1,8В (максимум 3В) при токе до 100мА. Ток удержания (IH), поддерживающий проводимость выходного каскада оптосимистора, равен 100мкА, каким бы он ни был (отрицательным или положительным) за полупериод питающего напряжения.      Ток утечки выходного каскада в закрытом состоянии (ID) варьируется в зависимости от модели оптосимистора. Для оптосимисторов с обнаружением нуля ток утечки может достигать 0,5мА, если светодиод находится под напряжением (протекает ток IF).      У инфракрасного светодиода обратный ток утечки равен 0,05 мкА (максимум 100 мкА), и максимальное падение прямого напряжения 1,5В для всех моделей оптосимисторов. Максимально допустимое обратное напряжение светодиода 3 вольта для моделей МОС301х, МОС302х и МОС303х и 6 вольт для моделей МОС304х. МОСЗО6х и МОСЗО8х.

Предельно допустимые характеристики Максимально допустимый ток через светодиод в непрерывном режиме — не более 60ма. Максимальный импульсный ток в проводящем состоянии переключателя выходного каскада — не более 1 А.      Полная рассеиваемая мощность оптосимистора не должна превышать 250 мВт (максимум 120 мВт для светодиода и 150 мВт для выходного каскада при Т — 25˚С).

Типовая схема подключения:

Даташит MOC301x и MOC304x

Сопротивление Rd     Расчет сопротивления этого резистора зависит от минимального прямого тока инфракрасного светодиода, гарантирующего отпирание симистора. Следовательно, Rd = (+V — 1,5) / IF. Например, для схемы транзисторного управления оптосимистором c напряжением питания +5 В и напряжением на открытом транзисторе (Uкэ нас), равном 0.3 В, +V будет 4,7 В, и IF должен находиться в диапазоне между 15 и 50 ма для МОС3041. Следует принять IF — 20 мА с учетом снижения эффективности светодиода в тече­ние срока службы (запас 5 мА), целиком обеспечивая работу оптопары с постепенным ослаблением силы тока. Таким образом, имеем: Rв = (4,7 — 1,5) / 0,02 = 160 Ом. Следует подобрать стандартное значение сопротивления, то есть 150 Ом для МОС3041 и сопротивление 100 Ом для МОС3020.

Для того чтобы переключение симистора происходило быстро, должно быть выполнено следующее условие: dV / dt = 311 / Ra х Ca. Для МОС3020 максимальное значение dV / dt — 10 В/мкс. Таким образом: Сa = 311 / (470 х 107) = 66 нФ. Выбираем: Сa =  68 нФ.

Расчет сопротивления R.

Для выше указанных оптопар максимальной допустимый ток 1 А.

Минимальное сопротивление резистора R:

Rmin=220 В * 1,44 / 1 А = 311 Ом.

С другой стороны слишком большое сопротивление может привести к нарушению работы схемы (будет перебои с включением силового симистора).

Поэтому принимаем сопротивление из стандартного ряда R=330 или 390 Ом.

Расчет сопротивления Rg.

Резистор Rg необходим, только в случаи высокочуствительного управляющего электрода симистора. И обычно может составлять от 100 Ом до 5 кОм. Я рекомендую ставить 1 кОм.

Защита Настоятельно рекомендуется защищать симистор и оптосимистор при работе на индуктивную нагрузку или при часто воздействующих на сеть помехах. Для симистора искрогасящая RC-цепочка просто необходима. Для оптосимистора с обнаружением нуля, такой как МОС3041, — желательна. Сопротивление резистора R следует увеличить с 27 Ом до 330 Ом (за исключением случая, когда управляемый симистор малочувствительный). Если используется модель без обнаружения нуля, то snubber-цепочка Ra — Сa обязательна.

—>Категория—>:Электроника | —>Просмотров—>:15544 | |
—>Всего комментариев—>: 1
<label>Порядок вывода комментариев:</label>

—>

Оптосимисторы  относится к виду оптронов с отличными электрическими параметрами. Они создают крайне надежную гальваническую развязку, выдерживающую напряжение порядка 7,5кВ, имеющуюся между подключенной управляемой нагрузкой и схемой управления.

Данные радиокомпоненты построены из арсенид-галлиевого ИК светодиода, имеющего связь с кремниевым двухканальным переключателем. В свою очередь этот переключатель может иметь в своем составе отпирающий элемент, который включается в момент перехода через ноль питающего переменного напряжения.

Оптосимисторы  необычно полезны при осуществлении контроля за более мощными симисторами. Аналогичные  оптосимисторы были спроектированы для реализации связи между нагрузкой, которая питается переменным напряжением 220 вольт и логикой  с низким уровнем напряжения.

Оптосимистор, как правило, выпускаются в компактном DIP-корпусе, имеющий  шесть контактов. Его внутренняя схема, параметры, а так же распиновка, показаны ниже.

Схема подключения активной нагрузки к оптосимистору

В этой схеме имеется два компонента, которые необходимо вычислить, но фактически подобные расчеты параметров выполняются не всегда. Но все, же приведем эти расчеты параметров для информации.

Расчет параметра резистора RD. Вычисление сопротивления данного резистора влияет от наименьшего прямого тока ИК светодиода, обеспечивающего открытие симистора. Таким образом,

RD = (+VDD -1,5) / If

Допустим, для схемы с транзисторным контролем (которое применяется довольно часто в схемах регуляторов температуры), имеющим питания  12В и напряжение на открытом транзисторе (Uкэ)  0,3 В; VDD = 11,7 B и следовательно диапазон If приблизительно равен   15мА для MOC3041.

Необходимо сделать If = 20 мА с учетом понижения эффективности свечения светодиода в течении срока службы (добавить 5 мА) получаем:

RD=(11,7В — 1,5В)/0,02А = 510 Ом.

Расчет параметра сопротивления R. Управляющий электрод оптосимистора может выдержать определенный максимальный ток. Увеличение данного параметра выводит из строя оптрон. Следовательно, нужно вычислить сопротивление, чтобы при наибольшем напряжении сети (к примеру, 220 В) ток не был больше максимально допустимого параметра.

Для примера возьмем максимально-допустимый ток в 1А, тогда сопротивление будет равно:

R=220 В * 1,44 / 1 А = 311 Ом.

Нужно иметь в виду, что слишком большое сопротивление данного резистора может оказать нарушение в стабильности включения оптосимистора.

Расчет параметра сопротивления Rg. Резистор Rg  подключается, только если электрод симистора имеет повышенную чувствительность. Как правило, сопротивление Rg  находится в диапазоне от 100 Ом до 5 кОм. Желательно применять 1 кОм.

В случае если в управляемой  нагрузке есть  индуктивная составляющая, то необходимо применять другую схему подключения с защитой силового симистора и оптосимистора.

Схема подключения индуктивной нагрузки к оптосимистору

Сигнал, поступающий от оптосимистора на управляющий электрод симистора, нужен только для его открывания. Но при большой частоте переключения  коммутируемого напряжения, возникает большая вероятность спонтанного включения управляемого симистора, даже если отсутствует сигнал управления.

Факторами  ложных срабатываний   могут быть выбросы напряжения при включении ключа, подключенного к  индуктивной нагрузке, импульсные помехи в линиях питания нагрузки. Действенный  способ устранения данных неприятных моментов – применение в схеме снабберной (демпфирующей) RC – цепочки, которая подключается параллельно выходу ключевого блока.

Конденсатор в снабберной RC-цепи  — металлопленочный с номиналом от 0,01 до 0,1 мкФ, сопротивление резистора составляет  20…500 Ом. Данные параметры элементов необходимо рассматривать исключительно в качестве приблизительных величин.

Используемые источники:

  • http://elektrolife.ru/elektroshemy/simistornaja-optopara-upravlenie-simistorom/
  • https://studio-diy.3dn.ru/news/ispolzovanie_optotiristorov/2016-02-12-76
  • http://www.joyta.ru/4692-optosimistory-parametry-i-sxemy-podklyucheniya/

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации