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Optokoppler vs. digitale Isolatoren


Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Sind digitale Isolatoren sicher?

Trotz der wachsenden Nachfrage nach digitalen Isolatoren und der technischen Beschränkungen optischer Isolatoren, entscheiden sich viele Entwickler im Industriemarkt immer noch für Optokoppler. Das liegt hauptsächlich daran, dass diese so bewährt sind und hinlänglich verstanden werden: Schaltungsentwickler halten sie für die sichere Variante. Und da der Isolator letztendlich ein Sicherheitsbaustein ist, setzen sie normalerweise auf Bewährtes.

Mittlerweile gibt es digitale Isolatoren, die auf dem Gebiet der Sicherheit mit Optokopplern sehr gut mithalten können. Ein Beispiel soll dies erläutern: Wo ein digitalen Isolator früher nur eine Basisisolierung bereitstellen konnte (Isolationsnennwert von etwa 2,5 kV), lassen sich nun verstärkte und doppelte Isolierungen (bei einigen über 5 kV) mit diesen Komponenten erreichen.

Optokoppler erhalten auch aus anderen Gründen manchmal den Vorzug: aufgrund ihrer inhärenten Störfestigkeit gegen elektromagnetische Felder und weil sie selbst weniger elektromagnetische Störungen abgeben. In Umgebungen wie Fabriken, in denen große Antriebe ein hohes Maß an elektromagnetischen Störungen generieren, ist die ausreichende Störfestigkeit der elektrischen Systeme wichtig, damit diese weiter sauber betrieben werden können. Hier können kapazitive, digitale Isolatoren ihren Nutzen ausspielen, denn sie sind extrem störfest gegen externe elektromagnetische Felder und geben selbst nur geringe Störungen ab.

Für ein sicherheitsrelevantes Produkt sind Normen ungemein wichtig. Schaltungsentwickler und Hersteller müssen sichergehen können, dass die von ihnen gewählten Komponenten ausgiebig geprüft wurden und dass sie nachweislich dem geforderten Niveau entsprechen. Deshalb haben Anbieter von Isolatoren einen neuen Sicherheitsstandard erarbeitet, der speziell für digitale Isolatoren gilt. Dabei handelt es sich allerdings keineswegs um eine Variation eines vorhandenen Optokoppler-Standards, sondern um einen ganz neuen, der die Unterschiede hinsichtlich Design und Herstellung von CMOS-basierten digitalen Isolatoren berücksichtigt. Der Standard trägt den Namen VDE 0884-11 und ist bereits eine gültige Spezifikation. Demnächst wird es auch eine IEC-Version geben, die IEC 60747-17.

Fazit

Wie wir gesehen haben, bieten CMOS-basierte digitale Isolatoren für Systemdesigner eine Reihe von Vorteilen gegenüber den herkömmlichen Optokopplern. Ihre Betriebstauglichkeit bei hohen Temperaturen, ihre Alterungsbeständigkeit und bessere Timing-Eigenschaften prädestinieren sie für den Einsatz in Schaltnetzteilen, industrieller Automatisierung und dem Automobilbereich.

Der Einsatz von digitalen Isolatoren wächst etwa doppelt so stark wie der breitere Isolationsmarkt, was das steigende Vertrauen untermauert, das in diese neuen Produkte gesetzt wird. Dies ist nur einer von vielen Gründen dafür, dass digitale Isolatoren in den nächsten Jahren zahlreiche andere Märkte neu aufrollen dürften.

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