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».

Аналоги и замены

Каждая пара сверена по даташитам обоих производителей: выводы, корпус, предельные напряжения и токи. Значения — из документов, указанных под таблицей; столбец «У замены» показывает, лучше или хуже параметр у замены.

MOC3021 → MOC3041 (onsemi)

Совместим по выводам — тот же корпус и выводы, но часть параметров отличается — схему нужно проверить. Сравнение в корпусе DIP-6.

Корпус, выводы и токи у MOC3021 и MOC3041 одинаковые, разница в логике включения: замена допустима только там, где не нужно фазовое управление.

ПараметрMOC3021MOC3041У замены
Выводы1 анод, 2 катод, 3 NC, 4 и 6 выводы симистора, 5 не подключать (подложка)1 анод, 2 катод, 3 NC, 4 и 6 выводы симистора, 5 не подключать (подложка)так же
КорпусDIP-6DIP-6так же
Напряжение в закрытом состоянии VDRM400 В400 Втак же
Изоляция, 1 мин4170 В (действующее)4170 В (действующее)так же
Ток срабатывания светодиода IFT, наибольший15 мА15 мАтак же
Ток светодиода, предельный60 мА60 мАтак же
Неповторяющийся импульсный ток выхода ITSM1 А1 Атак же
Момент включенияв любой момент полупериодатолько около нуля: не включается при напряжении на выходе выше 20 Виначе

Что проверить при замене

  • MOC3041 включается только около перехода сетевого напряжения через ноль: для диммеров и фазового регулирования мощности он не подходит, там нужен MOC3021.
  • Для включения и выключения нагревателей, ламп и других нагрузок целыми полупериодами MOC3041 лучше: меньше помех при коммутации.
  • Прямое напряжение светодиода в даташитах дано при разных токах — 10 мА у MOC3021 и 30 мА у MOC3041; резистор входа считают по своему документу.

Источники: onsemi. MOC3010M, MOC3011M, MOC3012M, MOC3020M, MOC3021M, MOC3022M, MOC3023M: 6-Pin DIP Random-Phase Triac Driver Output Optocoupler (MOC3023M/D, Rev. 3, June 2023) — с. 1 — Features, схема выводов; с. 3 — Absolute Maximum Ratings (IF, VDRM, ITSM); с. 4 — Electrical Characteristics (VF, IFT), Isolation Characteristics; onsemi. MOC3031M, MOC3032M, MOC3033M, MOC3041M, MOC3042M, MOC3043M: 6-Pin DIP Zero-Cross Triac Driver Output Optocoupler (MOC3043M/D, Rev. 4, September 2022) — с. 1 — Features, схема выводов; с. 2 — Absolute Maximum Ratings (IF, VDRM, ITSM); с. 3 — Electrical Characteristics (VF, IFT), Zero Crossing Characteristics (VIH), Isolation Characteristics.

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
Страница помогла?

Нашли ошибку? ·

Смотрите также