Перейти к содержанию

MOC3021 и MOC3041 — оптопары-драйверы симисторов

MOC3021 и MOC3041 — оптопары с фотосимистором на выходе: через них микроконтроллер управляет силовым симистором, который включает нагрузку от сети. Отличаются они моментом включения: MOC3041 ждёт перехода сетевого напряжения через ноль, MOC3021 включается сразу. Разбираем по даташитам onsemi параметры и типовую схему.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

MOC3021 и MOC3041 — оптопары в корпусе DIP-6: инфракрасный светодиод на входе и кремниевый двунаправленный ключ, работающий как симистор, на выходе. Входная цепь гальванически развязана с сетью: испытательное напряжение изоляции — 4170 В действующего значения в течение минуты. Как устроены оптопары вообще и чем фотосимисторы отличаются от транзисторных — в статье «Оптопары».

Коротко

  • Напряжение выхода — 400 В у MOC302x и MOC304x, 250 В у MOC301x и MOC303x.
  • Ток срабатывания — не больше 15 мА у MOC3021 и MOC3041, 5 мА у MOC3023 и MOC3043.
  • Переход через ноль — у MOC304x: не включается, пока на выходе больше 20 В.
  • Изоляция — 4170 В действующего значения в течение минуты.

Выводы

MOC3021 и MOC3041, вид сверху: 1 анод светодиода, 2 катод, 3 не подключён, 4 вывод симистора, 5 не подключать — подложка симистора, 6 вывод симистораMOC30411A2K3NC4MT5NC6MTвид сверху
MOC3021 и MOC3041 в корпусе DIP-6, вид сверху: 1 — анод, 2 — катод, 4 и 6 — выводы симистора; вывод 5 не подключают

Вывод 5 соединён с подложкой симистора, и onsemi требует оставлять его свободным. Цоколёвка одинакова у всех исполнений обеих серий.

Исполнения

СерияВключениеНапряжениеТок срабатывания IFT, не больше
MOC3010, MOC3011, MOC3012в любой момент250 В15, 10, 5 мА
MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023в любой момент400 В30, 15, 10, 5 мА
MOC3031, MOC3032, MOC3033около нуля250 В15, 10, 5 мА
MOC3041, MOC3042, MOC3043около нуля400 В15, 10, 5 мА

В заказном номере onsemi после модели идут буквы исполнения: S — выводы под поверхностный монтаж, R2 — лента, V — сертификат по DIN EN/IEC 60747-5-5, T — шаг выводов 0,4 дюйма (например, MOC3041SR2M или MOC3041TVM). Чем меньше ток срабатывания, тем проще управлять оптопарой напрямую от вывода микроконтроллера.

Параметры

По даташитам onsemi при 25 °C:

ПараметрMOC3021MOC3041
Ток светодиодадо 60 мАдо 60 мА
Обратное напряжение светодиода3 В6 В
Прямое напряжение светодиода1,15 В типично, до 1,5 В при 10 мА1,25 В типично, до 1,5 В при 30 мА
Напряжение выхода в закрытом состоянии400 В400 В
Ток выходаимпульсный 1 А (100 мкс, 120 импульсов в секунду)повторяющийся 100 мА в импульсе, неповторяющийся 1 А
Напряжение на открытом выходе1,8 В типично, до 3 В при 100 мА1,8 В типично, до 3 В при 100 мА
Ток удержания100 мкА типично400 мкА типично
Скорость нарастания напряжения dv/dtне меньше 1000 В/мксне меньше 1000 В/мкс, 2000 типично
Напряжение запрета включения—до 20 В
Утечка в запрещённом состоянии—до 2 мА
Рабочая температураот −40 до 85 °Cот −40 до 85 °C

Схема включения

Типовая схема из даташита MOC3041 для сети 240 В: оптопара открывает силовой симистор, а нагрузка включена между симистором и нейтралью.

ЭлементЗначение по onsemiНазначение
Rinпо формуле нижезадаёт ток светодиода
Резистор от вывода 6 к фазе360 Омограничивает ток через выход оптопары
Резистор между управляющим электродом и выводом нагрузки симистора330 Омшунтирует управляющий электрод
Снаббер параллельно симистору39 Ом и 0,01 мкФ; для сильно индуктивной нагрузки (cos φ < 0,5) — 360 Омгасит выбросы при коммутации, нужен не всегда

Резистор в цепи выхода onsemi предлагает считать как R = Uпик / ITSM: при амплитуде сети около 325–340 В и токе 1 А получается 325–340 Ом, а в схеме onsemi стоит 360 Ом. Для MOC3021 в условиях помех onsemi приводит снаббер 33 Ом и 0,01 мкФ и варистор параллельно симистору — он защищает и симистор, и оптопару от выбросов выше их предельного напряжения.

Ток светодиода. onsemi рекомендует задавать ток между максимальным током срабатывания и предельными 60 мА: Rin = (Uпит − UF − Uнас) / IF, где Uнас — падение на транзисторе или выводе микроконтроллера, который включает светодиод. Примеры для наибольшего UF = 1,5 В и Uнас = 0,5 В, заложенного с запасом:

ИсполнениеТокОт 5 ВОт 3,3 В
MOC3041 (IFT до 15 мА)20 мА(5 − 1,5 − 0,5) / 0,02 = 150 Ом(3,3 − 1,5 − 0,5) / 0,02 = 65 Ом → 62 Ом
MOC3043 (IFT до 5 мА)10 мА(5 − 1,5 − 0,5) / 0,01 = 300 Ом(3,3 − 1,5 − 0,5) / 0,01 = 130 Ом

Ток срабатывания растёт на холоде — график зависимости от температуры приведён в даташите, — поэтому ток светодиода берут с запасом. Если вывод микроконтроллера не отдаёт 20 мА, удобнее исполнение с током срабатывания 5 мА или транзисторный ключ. Расчёт резистора для другого тока — в калькуляторе резистора для светодиода.

Безопасность

Сетевая часть схемы находится под опасным напряжением, и развязку обеспечивает только оптопара. Дорожки сети разводят с зазором от низковольтной части: у самого корпуса onsemi указывает путь утечки и воздушный зазор не меньше 7 мм. Отладку ведут с отключённой сетью, а корпус устройства делают так, чтобы до сетевых цепей нельзя было дотронуться. Сравнение с механическими реле — в статье «Реле», другие оптопары — в разделе «Оптопары».

Частые вопросы

Чем MOC3021 отличается от MOC3041?

Моментом включения. MOC3041 — с детектором перехода через ноль: по onsemi он не включится, пока напряжение на его выходе выше 20 В, поэтому силовой симистор открывается в начале полупериода и почти не создаёт помех. MOC3021 включается в любой момент — сразу, как загорится светодиод. Для диммеров и фазового управления нужен MOC3021, для нагревателей и включения-выключения — MOC3041.

Какой резистор ставить на светодиод MOC3041?

Ток светодиода должен быть между максимальным током срабатывания и предельными 60 мА: для MOC3041 — от 15 мА, для MOC3042 — от 10 мА, для MOC3043 — от 5 мА. Резистор — (Uпит − UF − Uнас) / IF, где Uнас — падение на ключе, который включает светодиод. От 5 В для MOC3041 при 20 мА, наибольшем UF = 1,5 В и запасе 0,5 В на падение в ключе: (5 − 1,5 − 0,5) / 0,02 = 150 Ом.

Можно ли подключить нагрузку прямо к MOC3041?

Нет. onsemi прямо пишет, что эта оптопара предназначена только для запуска силового симистора, а не для управления нагрузкой. Её выход рассчитан на повторяющийся ток до 100 мА в импульсе — этого хватает на управляющий электрод симистора, но не на лампу или двигатель.

Подходит ли MOC3021 для сети 230 В?

Да, исполнения MOC302x и MOC304x выдерживают в закрытом состоянии 400 В — больше амплитуды сети 230 В, около 325 В. Исполнения MOC301x и MOC303x рассчитаны только на 250 В и годятся для сети 115 В. onsemi приводит для MOC3041 схему на 240 В переменного тока.

Источники

  1. onsemi. MOC3010M, MOC3011M, MOC3012M, MOC3020M, MOC3021M, MOC3022M, MOC3023M: 6-Pin DIP Random-Phase Triac Driver Output Optocoupler (MOC3023M/D, Rev. 3, June 2023) — рис. 1 — выводы; с. 2 — изоляция; с. 3 — предельные режимы: IF 60 мА, VDRM 250 и 400 В, ITSM 1 А; с. 4 — VF, IFT по исполнениям, VTM, IH, dv/dt; рис. 7, 8 — схемы включения, формулы резисторов, снаббер 33 Ом и 0,01 мкФ
  2. onsemi. MOC3031M, MOC3032M, MOC3033M, MOC3041M, MOC3042M, MOC3043M: 6-Pin DIP Zero-Cross Triac Driver Output Optocoupler (MOC3043M/D, Rev. 4, September 2022) — с. 2 — предельные режимы, ITM 100 мА; с. 3 — IFT, напряжение запрета 20 В, утечка в запрещённом состоянии 2 мА, dv/dt; с. 6 — рис. 10, схема на 240 В: 360 и 330 Ом, снаббер 39 Ом и 0,01 мкФ; примечание: не для прямого управления нагрузкой

Нашли ошибку?

Смотрите также