{"id":2543,"date":"2026-06-28T08:41:22","date_gmt":"2026-06-28T08:41:22","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pickplace.de\/?post_type=glossary&#038;p=2543"},"modified":"2026-06-28T08:46:49","modified_gmt":"2026-06-28T08:46:49","slug":"optokoppler","status":"publish","type":"glossary","link":"https:\/\/www.pickplace.de\/de\/glossar\/optokoppler\/","title":{"rendered":"Optokoppler"},"content":{"rendered":"<p class=\"wp-block-paragraph\">Ein Optokoppler &#xFC;bertr&#xE4;gt ein elektrisches Signal &#xFC;ber eine optische Strecke. Auf der Eingangsseite sitzt meist eine Infrarot-LED, auf der Ausgangsseite ein lichtempfindliches Halbleiterelement. Zwischen beiden Seiten besteht keine leitende Verbindung. Dadurch k&#xF6;nnen Signale zwischen Schaltungsteilen mit unterschiedlichen Massepotenzialen &#xFC;bertragen werden, ohne dass Gleichstrom &#xFC;ber die Trennstelle flie&#xDF;t.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-rank-math-toc-block\" id=\"rank-math-toc\"><h2>Inhalt<\/h2><nav><ul><li class=\"\"><a href=\"#einordnung-des-chiptyps-was-ist-ein-optokoppler\">Einordnung: Was ist ein Optokoppler?<\/a><\/li><li class=\"\"><a href=\"#funktionsweise-eines-optokopplers\">Funktionsweise eines Optokopplers<\/a><\/li><li class=\"\"><a href=\"#typische-architektur-im-system\">Typische Architektur im System<\/a><\/li><li class=\"\"><a href=\"#signale-und-kommunikation-beim-optokoppler\">Signale und Kommunikation beim Optokoppler<\/a><\/li><li class=\"\"><a href=\"#betriebsmodi-und-betriebszustande\">Betriebsmodi und Betriebszust&#xE4;nde<\/a><\/li><li class=\"\"><a href=\"#spannungsversorgung\">Spannungsversorgung<\/a><\/li><li class=\"\"><a href=\"#anwendungsrahmen-fur-optokoppler\">Anwendungsrahmen f&#xFC;r Optokoppler<\/a><\/li><li class=\"\"><a href=\"#layout-und-routing-hinweise-fur-optokoppler\">Layout- und Routing-Hinweise f&#xFC;r Optokoppler<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ein typisches Beispiel f&#xFC;r diese Bauart ist der Vishay VO615A. Er kombiniert eine GaAs-Infrarot-LED mit einem Silizium-Fototransistor in einem 4-poligen Geh&#xE4;use. Der Baustein geh&#xF6;rt damit zur Gruppe der Fototransistor-Optokoppler. Diese Ausf&#xFC;hrung eignet sich f&#xFC;r diskrete Schaltsignale, Pegeltrennung, R&#xFC;ckmeldesignale und einfache isolierte Schnittstellen. F&#xFC;r die <a href=\"https:\/\/www.pickplace.de\/hardware-entwicklung\/\" data-type=\"page\" data-id=\"865\">Hardware-Entwicklung<\/a> ist ein Optokoppler daher ein gern gesehenes Element zur Ausf&#xFC;hrung elektrisch sicherer Signalpfade.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-stackable-image stk-block-image stk-block stk-8cd7a80\" data-block-id=\"8cd7a80\"><style>.stk-8cd7a80 .stk-img-figcaption{text-align:center !important;font-style:italic !important;}.stk-8cd7a80 .stk-img-wrapper{width:70% !important;}<\/style><figure><span class=\"stk-img-wrapper stk-image--shape-stretch\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"stk-img wp-image-2544\" src=\"https:\/\/www.pickplace.de\/wp-content\/uploads\/2026\/06\/image-12.png\" width=\"70\" height=\"300\" alt=\"Optokoppler von Vishay\"\/><\/span><figcaption class=\"stk-img-figcaption\">Optokoppler von <a href=\"https:\/\/www.vishay.com\/docs\/81753\/vo615a.pdf\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Vishay<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<h2 id=\"einordnung-des-chiptyps-was-ist-ein-optokoppler\" class=\"wp-block-heading\">Einordnung: Was ist ein Optokoppler?<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ein Optokoppler ist ein Isolationsbaustein f&#xFC;r Signale. Er trennt zwei elektrische Bereiche galvanisch und &#xFC;bertr&#xE4;gt den Informationszustand optisch. Die Eingangsseite wird wie eine LED betrieben. Die Ausgangsseite verh&#xE4;lt sich beim Fototransistor-Typ &#xE4;hnlich wie ein lichtgesteuerter NPN-Transistor.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">In einem elektronischen System trennt ein Optokoppler zum Beispiel:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Mikrocontroller-Logik von Netzspannungsbereichen,<\/li>\n\n\n\n<li>Steuerplatinen von Leistungselektronik,<\/li>\n\n\n\n<li>verschiedene Massepotenziale in Industrieanlagen,<\/li>\n\n\n\n<li>Prim&#xE4;r- und Sekund&#xE4;rseite eines Schaltnetzteils,<\/li>\n\n\n\n<li>St&#xF6;rquellen von empfindlicher Signalerfassung.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Der Begriff &#x201E;Optokoppler&#x201C; beschreibt dabei keine einzelne Schaltungsarchitektur. Es gibt Fototransistor-Optokoppler, Logik-Optokoppler, Optotriacs, PhotoMOS-Relais und lineare Optokoppler. Der VO615A steht f&#xFC;r die klassische Fototransistor-Variante: LED hinein, optische Kopplung &#xFC;ber eine Isolationsstrecke, Transistorstrom am Ausgang.<\/p>\n\n\n\n<h2 id=\"funktionsweise-eines-optokopplers\" class=\"wp-block-heading\">Funktionsweise eines Optokopplers<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Beim Fototransistor-Optokoppler flie&#xDF;t auf der Eingangsseite ein Strom durch eine Infrarot-LED. Die LED sendet Licht auf den Fototransistor. Dieser erzeugt einen Kollektorstrom, sobald gen&#xFC;gend Licht auf seine Basiszone trifft. Der Ausgangsstrom h&#xE4;ngt vom LED-Strom, von der Kopplung im Geh&#xE4;use, vom Arbeitspunkt des Transistors, von der Temperatur und von der Bauteilstreuung ab.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die wichtigste Kenngr&#xF6;&#xDF;e ist das Current Transfer Ratio, kurz CTR. Es beschreibt das Verh&#xE4;ltnis von Ausgangskollektorstrom zu Eingangs-LED-Strom:<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">CTR = IC \/ IF<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ein CTR von 100 % bedeutet: Bei 5 mA LED-Strom kann unter den angegebenen Pr&#xFC;fbedingungen etwa 5 mA Kollektorstrom flie&#xDF;en. In Datenbl&#xE4;ttern wird der CTR nicht als fester Wert angegeben, sondern als Bereich. Beim VO615A existieren Sortierungen mit unterschiedlichen CTR-Bereichen. Diese Streuung ist f&#xFC;r die Dimensionierung ma&#xDF;geblich, weil die Schaltung auch mit dem kleinsten zul&#xE4;ssigen CTR-Wert funktionieren muss.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Der Ausgang ist bei einem Fototransistor-Optokoppler kein aktiv getriebener Logikausgang. Er ben&#xF6;tigt eine externe Beschaltung, meistens einen Pull-up-Widerstand gegen die Ausgangsversorgung. Leuchtet die LED, wird der Fototransistor leitend und zieht den Kollektorknoten in Richtung Emitter. Bei typischer Pull-up-Schaltung entsteht dadurch ein invertiertes Signal: LED ein bedeutet Ausgang niedrig, LED aus bedeutet Ausgang hoch.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Der VO615A ist f&#xFC;r eine hohe Isolationspr&#xFC;fspannung spezifiziert. Das Datenblatt nennt 5300 VRMS als Pr&#xFC;fspannung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite. Dieser Wert beschreibt eine definierte Pr&#xFC;fung des Isolationssystems. F&#xFC;r die Auslegung einer Schaltung z&#xE4;hlen zus&#xE4;tzlich Kriechstrecken, Luftstrecken, Verschmutzungsgrad, &#xDC;berspannungskategorie und die geforderte Arbeits- oder Bemessungsspannung nach der jeweiligen Ger&#xE4;tenorm.<\/p>\n\n\n\n<h2 id=\"typische-architektur-im-system\" class=\"wp-block-heading\">Typische Architektur im System<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Auf der Eingangsseite eines Optokopplers befindet sich meist eine Logikquelle, ein Transistortreiber oder eine Spannungsauswertung. In Reihe zur LED liegt ein Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle. Der Vorwiderstand legt den LED-Strom fest:<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">RIN = (VIN &#x2013; VF) \/ IF<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Dabei ist VF die Vorw&#xE4;rtsspannung der LED. Sie &#xE4;ndert sich mit Strom und Temperatur. Die LED darf au&#xDF;erdem nur begrenzte Sperrspannung aufnehmen. Wenn am Eingang Wechselspannung oder negative Spannung auftreten kann, wird eine antiparallele Diode oder eine andere Schutzbeschaltung ben&#xF6;tigt.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Zwischen Eingangs- und Ausgangsseite liegt die optische Isolationsstrecke. Sie verhindert einen leitenden Strompfad zwischen beiden Bezugspotenzialen. Kapazitiv bleibt jedoch eine kleine Kopplung bestehen. Beim VO615A gibt das Datenblatt eine geringe Kopplungskapazit&#xE4;t zwischen Ein- und Ausgang an. Diese Kapazit&#xE4;t kann bei schnellen Spannungsspr&#xFC;ngen Gleichtaktstr&#xF6;me &#xFC;ber die Barriere verursachen.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Auf der Ausgangsseite arbeitet der Fototransistor mit einer eigenen Bezugserde und einer eigenen Versorgung. Eine einfache Beschaltung besteht aus:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Kollektor an Pull-up-Widerstand,<\/li>\n\n\n\n<li>Pull-up-Widerstand an Ausgangsversorgung,<\/li>\n\n\n\n<li>Emitter an Ausgangsmasse,<\/li>\n\n\n\n<li>Kollektorknoten als Logiksignal.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Alternativ kann der Fototransistor eine nachfolgende Transistorstufe, einen Komparator, einen digitalen Eingang oder einen Treiber ansteuern. Bei gr&#xF6;&#xDF;eren Laststr&#xF6;men sollte der Optokoppler nicht direkt als Leistungsschalter betrachtet werden. Der Fototransistor im VO615A ist f&#xFC;r kleine Signalstr&#xF6;me ausgelegt; Lasten wie Relais, Ventile oder MOSFET-Gates ben&#xF6;tigen eine nachgeschaltete Treiberstufe.<\/p>\n\n\n\n<h2 id=\"signale-und-kommunikation-beim-optokoppler\" class=\"wp-block-heading\">Signale und Kommunikation beim Optokoppler<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ein 4-poliger Fototransistor-Optokoppler besitzt typischerweise folgende Anschl&#xFC;sse:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Anode der Eingangs-LED,<\/li>\n\n\n\n<li>Kathode der Eingangs-LED,<\/li>\n\n\n\n<li>Emitter des Ausgangstransistors,<\/li>\n\n\n\n<li>Kollektor des Ausgangstransistors.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die Signalrichtung verl&#xE4;uft von der LED zur Fototransistorseite. Eine R&#xFC;ck&#xFC;bertragung ist mit dieser Struktur nicht m&#xF6;glich. F&#xFC;r bidirektionale Schnittstellen werden zwei Optokoppler, spezielle digitale Isolatoren oder isolierte Transceiver verwendet.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Der Eingangspegel wird &#xFC;ber den LED-Strom definiert, nicht direkt &#xFC;ber eine Logikspannung. Ein Mikrocontroller-Pin mit 3,3 V oder 5 V kann einen Optokoppler ansteuern, wenn der Pin den erforderlichen Strom liefern oder aufnehmen kann und der Vorwiderstand entsprechend gew&#xE4;hlt wird. Bei h&#xF6;heren Eingangsspannungen, etwa 12 V oder 24 V in Industrieumgebungen, wird der Vorwiderstand gr&#xF6;&#xDF;er dimensioniert. Die Verlustleistung im Widerstand ist dann zu pr&#xFC;fen.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Am Ausgang entstehen keine festen CMOS- oder TTL-Pegel aus dem Baustein selbst. Der Pegel wird durch die externe Versorgung, den Pull-up-Widerstand und den Fototransistorstrom bestimmt. F&#xFC;r einen sicheren Low-Pegel muss gelten:<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Der durch den Pull-up flie&#xDF;ende Strom muss kleiner sein als der Kollektorstrom, den der Optokoppler bei minimalem CTR liefern kann.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Zus&#xE4;tzlich muss die S&#xE4;ttigungsspannung des Fototransistors zu den Eingangsschwellen der nachfolgenden Logik passen. Das Datenblatt des VO615A nennt f&#xFC;r den Fototransistor unter definierten Bedingungen eine niedrige Kollektor-Emitter-S&#xE4;ttigungsspannung. In der Schaltung h&#xE4;ngt dieser Wert vom LED-Strom und vom Laststrom ab.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Das Timing wird bei Fototransistor-Optokopplern durch mehrere Effekte begrenzt. Die LED ben&#xF6;tigt eine kurze Zeit zum Einschalten und Ausschalten. Der Fototransistor hat Kapazit&#xE4;ten und Ladungsspeichereffekte. Wenn er tief in S&#xE4;ttigung betrieben wird, verl&#xE4;ngert sich das Ausschalten. Au&#xDF;erdem bildet der Pull-up-Widerstand mit der Kollektorkapazit&#xE4;t und der Eingangskapazit&#xE4;t der Folgeschaltung ein RC-Glied.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Der VO615A liegt mit seinen Schaltzeiten im Mikrosekundenbereich, abh&#xE4;ngig von Lastwiderstand und Betriebsbedingungen. F&#xFC;r langsame Statussignale, Netzteilr&#xFC;ckmeldungen oder digitale Steuersignale reicht diese Klasse h&#xE4;ufig aus. F&#xFC;r schnelle Daten&#xFC;bertragung, isolierte UART-Strecken mit hohen Baudraten, SPI oder pr&#xE4;zise PWM-Erfassung sind Logik-Optokoppler oder digitale Isolatoren besser passend.<\/p>\n\n\n\n<h2 id=\"betriebsmodi-und-betriebszustande\" class=\"wp-block-heading\">Betriebsmodi und Betriebszust&#xE4;nde<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ein Fototransistor-Optokoppler hat keine internen Register, keinen Enable-Pin, keinen Reset-Zustand und keinen Sleep-Modus. Die Betriebszust&#xE4;nde ergeben sich aus LED-Strom und Ausgangsbeschaltung.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Im Aus-Zustand flie&#xDF;t kein LED-Strom. Der Fototransistor sperrt weitgehend. Am Ausgang setzt dann der Pull-up-Widerstand den Kollektorknoten auf High, sofern die Ausgangsversorgung aktiv ist. Es verbleibt ein Dunkelstrom des Fototransistors. Dieser ist klein, muss aber bei hochohmigen Pull-ups und hohen Temperaturen ber&#xFC;cksichtigt werden.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Im Ein-Zustand flie&#xDF;t LED-Strom. Der Fototransistor wird leitend. Bei einer Pull-up-Schaltung sinkt die Kollektorspannung. Je nach Laststrom arbeitet der Transistor im linearen Bereich oder in S&#xE4;ttigung. F&#xFC;r digitale Signale wird er oft in S&#xE4;ttigung betrieben, weil dadurch ein niedriger Low-Pegel entsteht. Der Nachteil ist eine l&#xE4;ngere Ausschaltzeit.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ein Zwischenbereich entsteht bei kleinen LED-Str&#xF6;men, gealterter LED, hohen Temperaturen oder geringem CTR. Dort kann der Ausgangspegel undefiniert werden, wenn die Schaltschwelle der Folgeschaltung nicht mit gen&#xFC;gend Abstand erreicht wird. F&#xFC;r digitale Eing&#xE4;nge empfiehlt sich deshalb ein Schmitt-Trigger oder eine Dimensionierung mit ausreichendem Stromabstand zwischen Ein- und Aus-Zustand.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ein Standby-Verhalten gibt es nur systemseitig. Wird die Eingangsversorgung abgeschaltet, bleibt die LED aus. Wird die Ausgangsversorgung abgeschaltet, ist das Ausgangssignal nicht g&#xFC;ltig, auch wenn die LED leuchtet. Da die beiden Seiten galvanisch getrennt sind, kann jede Seite unabh&#xE4;ngig versorgt oder abgeschaltet werden. Schutzbeschaltungen m&#xFC;ssen verhindern, dass &#xFC;ber externe Signalpfade unerw&#xFC;nschte R&#xFC;ckspeisungen entstehen.<\/p>\n\n\n\n<h2 id=\"spannungsversorgung\" class=\"wp-block-heading\">Spannungsversorgung<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ein Optokoppler wie der VO615A besitzt keinen Versorgungspin. Die Eingangsseite wird &#xFC;ber den LED-Strom betrieben. Die Ausgangsseite wird &#xFC;ber die externe Pull-up- oder Lastbeschaltung an die dortige Versorgung angebunden.<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Auf der Eingangsseite sind folgende Punkte zu pr&#xFC;fen:<\/li>\n\n\n\n<li>maximaler LED-Dauerstrom,<\/li>\n\n\n\n<li>zul&#xE4;ssige Impulsstr&#xF6;me und Pulsdauer,<\/li>\n\n\n\n<li>LED-Vorw&#xE4;rtsspannung bei Temperatur,<\/li>\n\n\n\n<li>zul&#xE4;ssige Sperrspannung,<\/li>\n\n\n\n<li>Verlustleistung im Vorwiderstand.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die LED-Stromwahl ist ein Kompromiss zwischen verf&#xFC;gbarem Ausgangsstrom, Verlustleistung, Alterung und Schaltgeschwindigkeit. H&#xF6;herer LED-Strom erh&#xF6;ht den Fotostrom, belastet aber den Treiber st&#xE4;rker und erh&#xF6;ht die Verlustleistung. Niedriger LED-Strom reduziert den Energiebedarf, verlangt aber eine CTR-Auslegung mit mehr Reserve.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Auf der Ausgangsseite bestimmen Versorgungsspannung und Pull-up-Widerstand den Kollektorstrom:<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">IC &#x2248; VOUT \/ RPULLUP<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">F&#xFC;r eine 5-V-Logik mit 10-k&#x3A9;-Pull-up flie&#xDF;en im Low-Zustand etwa 0,5 mA. F&#xFC;r denselben Low-Pegel bei 1-k&#x3A9;-Pull-up w&#xE4;ren etwa 5 mA erforderlich. Der kleinere Pull-up beschleunigt die steigende Flanke, ben&#xF6;tigt aber mehr Ausgangsstrom und damit mehr LED-Strom oder einen h&#xF6;heren CTR.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Der VO615A-Fototransistor ist f&#xFC;r eine Kollektor-Emitter-Spannung bis in den Bereich typischer Signal- und Steuerpegel spezifiziert; das Datenblatt nennt 80 V als maximale Kollektor-Emitter-Spannung. Diese Grenze darf auch bei ausgeschaltetem Fototransistor nicht &#xFC;berschritten werden. Induktive Lasten oder lange Leitungen k&#xF6;nnen zus&#xE4;tzliche &#xDC;berspannungsschutzma&#xDF;nahmen erfordern.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Power Sequencing ist bei einfachen Optokopplern weniger durch den Baustein selbst, sondern durch die angeschlossenen Schaltungsteile bestimmt. Wenn die Ausgangsversorgung fr&#xFC;her aktiv ist als die Eingangsseite, bleibt der Ausgang &#xFC;ber den Pull-up in seinem Ruhezustand. Wenn die Eingangsseite aktiv ist und die Ausgangsseite fehlt, kann kein g&#xFC;ltiger Logikpegel entstehen. Die nachfolgende Logik sollte solche Zust&#xE4;nde tolerieren oder &#xFC;ber definierte Pull-ups, Pull-downs und Reset-Schaltungen abgefangen werden.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Abblockkondensatoren geh&#xF6;ren nicht direkt an den Optokoppler, da kein Versorgungspin vorhanden ist. Sie geh&#xF6;ren an die Treiber- und Auswerteschaltungen auf beiden Seiten der Isolation. Kurze Stromschleifen am LED-Treiber und eine saubere Versorgung der Ausgangslogik verringern Fehltrigger durch Spannungseinbr&#xFC;che und St&#xF6;rimpulse.<\/p>\n\n\n\n<h2 id=\"anwendungsrahmen-fur-optokoppler\" class=\"wp-block-heading\">Anwendungsrahmen f&#xFC;r Optokoppler<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Fototransistor-Optokoppler werden f&#xFC;r langsame bis mittlere digitale Signale eingesetzt, wenn galvanische Trennung gefordert ist. Typische Anwendungen sind isolierte Statussignale, Fehlerausg&#xE4;nge, Eingangskan&#xE4;le in Steuerungen, Netzteil-Feedback, Relais- oder Treiberansteuerungen &#xFC;ber eine Trennbarriere und die Entkopplung unterschiedlicher Massepotenziale.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">In Schaltnetzteilen &#xFC;bertr&#xE4;gt ein Optokoppler h&#xE4;ufig ein R&#xFC;ckmeldesignal von der Sekund&#xE4;rseite zur Prim&#xE4;rregelung. Dabei wird der LED-Strom meist &#xFC;ber einen Referenzregler oder Fehlerverst&#xE4;rker gesteuert. Die CTR-Streuung und Alterung werden in der Regel durch die Regelung kompensiert. F&#xFC;r pr&#xE4;zise lineare Messwert&#xFC;bertragung ist ein einfacher Fototransistor-Optokoppler dagegen nur eingeschr&#xE4;nkt geeignet, weil CTR und Temperaturverhalten keine genaue Strom&#xFC;bertragung garantieren.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">In Industrieeing&#xE4;ngen k&#xF6;nnen Optokoppler 24-V-Signale auf Logikpegel einer Steuerplatine &#xFC;bertragen. Der Eingangswiderstand muss dann so gew&#xE4;hlt werden, dass bei minimaler Eingangsspannung gen&#xFC;gend LED-Strom flie&#xDF;t und bei maximaler Eingangsspannung LED und Widerstand nicht &#xFC;berlastet werden. Bei Wechselspannungseing&#xE4;ngen oder verpolbaren Eing&#xE4;ngen sind zus&#xE4;tzliche Dioden, Gleichrichter oder antiparallele LEDs erforderlich.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Grenzen ergeben sich aus Schaltgeschwindigkeit, CTR-Toleranz, LED-Alterung, Isolationsanforderungen und Gleichtaktst&#xF6;rungen. Bei hohen Datenraten sind Bausteine mit Logikausgang und spezifizierter Propagationsverz&#xF6;gerung geeigneter. Bei Netzspannungs-Schaltaufgaben mit Triacs kommen Optotriacs zum Einsatz. F&#xFC;r galvanisch getrennte Halbleiterrelais werden PhotoMOS-Optokoppler verwendet. Der Fototransistor-Typ bleibt f&#xFC;r einfache Schaltsignale sinnvoll, wenn seine Streuungen in der Dimensionierung ber&#xFC;cksichtigt werden.<\/p>\n\n\n\n<h2 id=\"layout-und-routing-hinweise-fur-optokoppler\" class=\"wp-block-heading\">Layout- und Routing-Hinweise f&#xFC;r Optokoppler<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Das Layout muss die galvanische Trennung des Optokopplers erhalten. Leiterbahnen der Eingangsseite und Ausgangsseite d&#xFC;rfen die Isolationsstrecke nicht durch Kupferfl&#xE4;chen, Testpunkte, Bauteile oder Verschmutzungspfade verk&#xFC;rzen. Kriechstrecke und Luftstrecke auf der Leiterplatte m&#xFC;ssen zur geforderten Arbeitsspannung und zur Ger&#xE4;tenorm passen. Die Geh&#xE4;useisolation des Optokopplers ersetzt keine ungeeignete Leiterplattenf&#xFC;hrung.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Unter dem Optokoppler sollte keine Kupferfl&#xE4;che beide Seiten verbinden. Auch geteilte Massefl&#xE4;chen d&#xFC;rfen nicht durch versehentliche Kupferreste, Schirmfl&#xE4;chen oder Best&#xFC;ckungsdruck-Markierungen mit leitf&#xE4;higen R&#xFC;ckst&#xE4;nden &#xFC;berbr&#xFC;ckt werden. Bei h&#xF6;heren Isolationsanforderungen werden h&#xE4;ufig Schlitze in der Leiterplatte eingesetzt, um die Kriechstrecke zu verl&#xE4;ngern. Ob das n&#xF6;tig ist, h&#xE4;ngt von Spannung, Norm und Verschmutzungsgrad ab.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die Eingangsschleife aus Treiber, Vorwiderstand und LED sollte kurz gef&#xFC;hrt werden. Das reduziert Einkopplung in die LED-Leitung und begrenzt St&#xF6;rabstrahlung bei schnellen Flanken. Bei langen Leitungen am Eingang k&#xF6;nnen Serienwiderst&#xE4;nde, RC-Filter oder Schutzdioden gegen transiente Spannungen erforderlich sein.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Auf der Ausgangsseite beeinflusst der Pull-up-Widerstand die Flankensteilheit. Ein sehr hoher Pull-up spart Strom, verlangsamt aber die steigende Flanke und erh&#xF6;ht die Empfindlichkeit gegen&#xFC;ber Leckstr&#xF6;men. Ein niedriger Pull-up beschleunigt den Pegelwechsel, verlangt aber mehr Fototransistorstrom. Die Leitung vom Kollektor zum nachfolgenden Logikeingang sollte nicht unn&#xF6;tig lang sein, da zus&#xE4;tzliche Kapazit&#xE4;t die Schaltzeit verl&#xE4;ngert.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die thermische Belastung ist bei Fototransistor-Optokopplern meist durch LED-Strom, Ausgangsstrom und Umgebungstemperatur bestimmt. Eingangs- und Ausgangsverlustleistung addieren sich im Geh&#xE4;use. Das Datenblatt gibt Grenzwerte f&#xFC;r LED, Transistor und Gesamtverlustleistung an. Bei dichter Best&#xFC;ckung oder erh&#xF6;hter Umgebungstemperatur sollte der LED-Strom nicht ohne Reserve an der Obergrenze liegen.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Bei EMV-Pr&#xFC;fungen k&#xF6;nnen schnelle Gleichtaktspannungs&#xE4;nderungen &#xFC;ber die interne Kopplungskapazit&#xE4;t des Optokopplers St&#xF6;rstr&#xF6;me erzeugen. Kurze Bezugspfade, definierte Pull-ups oder Pull-downs und geeignete Filter an langen Leitungen reduzieren Fehlschaltungen. F&#xFC;r Umgebungen mit sehr schnellen Gleichtakttransienten sollte ein Optokoppler mit spezifizierter Common-Mode-Transient-Immunity oder ein digitaler Isolator gepr&#xFC;ft werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ein Optokoppler \u00fcbertr\u00e4gt ein elektrisches Signal \u00fcber eine optische Strecke. Auf der Eingangsseite sitzt meist eine Infrarot-LED, auf der Ausgangsseite ein lichtempfindliches Halbleiterelement. Zwischen beiden Seiten besteht keine leitende Verbindung. Dadurch k\u00f6nnen Signale zwischen Schaltungsteilen mit unterschiedlichen Massepotenzialen \u00fcbertragen werden, ohne dass Gleichstrom \u00fcber die Trennstelle flie\u00dft. 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