Optokoppler mit TRIAC- oder Thyristorausgang

Optokoppler (auch als Fotokoppler bezeichnet) mit TRIAC- und SCR-Ausgang sind Halbleiterbauelemente, die die Funktionalität eines Opto-Triac oder eines Opto-SCR mit einem Leistungs-Triac verbinden. Sie stellen eine elektrische Isolierung zwischen einem Niederspannungseingang und einem Hochspannungsausgang her und ermöglichen gleichzeitig das Schalten des Hochspannungsausgangs. Das ist wichtig in elektrischen Geräten, da durch die Isolierung Fehler mit katastrophalen oder gefährlichen Folgen vermieden werden, die in solchen Anordnungen auftreten können, wenn die höhere Spannung versehentlich mit dem Niederspannungsschaltkreis verbunden wird. Das könnte zur Zerstörung der betreffenden Schaltkreise führen oder sogar einen Stromschlag auslösen. Eine derartige Isolierung ist in amtlichen Zulassungsbedingungen für bestimmte Geräte vorgeschrieben.

Diese Trennschalter haben einen Niederspannungseingang, der mit einem einfachen Fotodiodenschaltkreis verbunden ist. Wenn ein geringer Strom durch die Fotodiode fließt, entsteht ein Lichtstrahl, der durch eine(n) elektrisch isolierte(n) Sperre oder Spalt wandert und von einer Empfangs-Fotodiode erkannt wird. Der Lichtstrahl kann durch den Eingangsstrom (typ. < 10 mA) ein- und ausmoduliert werden. Dieser Strom wird als LED-Triggerstrom bezeichnet. Die Strommodulation einer LED-Fotodiode erfolgt durch Änderung der Spannung an der Diode über der LED-Durchlassspannung (typ. 0,9-1,4 V), solange an der Fotodiode eine Spannung anliegt, mit der sie ein- und ausgeschaltet werden kann. Dies ist normalerweise bei 1-1,4 V der Fall.

Die abtastende Fotodiode ist in diesem Fall ein Opto-Triac oder ein Opto-SCR. Triac ist die Abkürzung für „Triode for Alternating Current“ (dt. Zweirichtungs-Thyristortriode). Es handelt sich um ein Bauelement, das nach seiner Triggerung in der Lage ist, Strom in beide Richtungen zu leiten, oder durch die Erkennung eines Lichtstrahls an seiner Trigger-Verbindung (Gate) eingeschaltet werden kann. Ein SCR ist ähnlich wie ein Triac, leitet jedoch nur in eine Richtung. Beim Einsatz in Wechselstromschaltungen werden normalerweise SCRs mit zwei Stromversorgungen und ein Nulldurchgangdetektor anstelle eines einzelnen Triac verwendet, um eine bidirektionale Stromschaltung zu ermöglichen.

Anwendungsbeispiele für diese Bauelemente sind Hochspannungs-Wechselstrom-Schaltungen, Gaspumpen, Waschmaschinen, Mikrowellen und Wassererhitzer. Sie kommen generell überall dort zum Einsatz, wo es notwendig ist, zwei Schaltkreise in einer Schaltanwendung zu schützen und elektronisch zu isolieren.