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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik MOC3052 und dessen Ableben


Autor: Rene A. (djbugs)
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Hallo zusammen!

Da mir so langsam die Ideen ausgehen, dachte ich, ich frag mal hier im 
Forum.

Es geht um den MOC3052 in der Beschaltung wie im BILD1.png zu sehen. 
Dieser steuert einen Leistungstriac an, an welchem dann eine Pumpe 
hängt.
Das funktioniert soweit auch sehr gut, nur bei einigen ( im Moment 
15/1000 ) stirbt innerhalb von ca 72h der MOC3052.
BILD2.png zeigt das Verhalten, wenn er defekt ist.

Die LED wird nicht angesteuert ( Pegel vom Transistor an der Basis ist 
LOW ).
Interessant ist, das die Negative Halbwelle erst ab ca 120V 
durchgelassen wird. Wo die Spannung über der LED her kommt, ist mir auch 
noch unklar.
Die Analyse vom Hersteller sagt, das ein zu hoher Strom durch den MOC 
geflossen sein soll!
Aber seine Last ist doch nur das Gate vom Leistungstriac und die größten 
Ströme die ich gesehen hab, gingen nicht über 150mA ( 1A peak laut 
Datenblatt erlaubt ).

Diese Schaltungskombination wird auch schon seit mehr als 10 Jahren in 
anderen Produkten eingesetzt, ohne einen einzigen Ausfall in dem 
Bereich.
Der einzige relevante Unterschied ist nur, das bei dem der MOC nicht 
kaputt geht,geht L an Pin 6 und das Gate an Pin 4 ( BILD3.png).
Bei denen die sterben ist L an Pin 4 und Gate an Pin 6 ( BILD4.png ).
Aber das sollte doch eigentlich kein Problem sein, zumal die Beschaltung 
aus BILD4.png genau die aus dem Datenblatt ist.
http://www.e-voron.dp.ua/files/pdf/optopara/MOC3052.pdf

Zu diesem Thema hat sich der Hersteller überhaupt nicht geäußert. :-(

Sorry wegen dem Roman, wollt nur so viel Infos wie möglich bringen, um 
Nachfragen zu minimieren^^

Also hier meine Frage:
Hat wer schon ähnliche Erfahrungen mit dem Bauteil gemacht oder eine 
Idee was das sein kann?

Grüße
Rene

Ps: Ich sagte relevante Unterschiede, anderer Triac oder Position vom 
Widerstand, sollte keine Rolle spielen. Hab auch eine Schaltung, wo der 
gleiche Triac drin ist und der Widerstand auch vor dem Gate sitzt

PPs: Wollt eben die Bilder austauschen, aber geht iwie nicht. In 
BILD2.png ist natürlich Trigger 0% gemeint!

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Autor: Michael B. (laberkopp)
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Ich denke mal, es liegt an einer zu hohen dU/dt (z.B. Funkenflug am 
Motor oder lockeren Kabel) weil keinerlei Snubber an deinem RIAC hängt 
und damit über den MOC kapazitiv auch an die Eingangsseite koppeln kann, 
das würde die Ahhängigkeit von der Pin-Reihenfolge erklären können.

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Ich vermisse einen Snubber. Ohne Snubber wird der Triac fehlfunktionen 
haben oder gar kaputt gehen. In beiden Fällen ist der Optokoppler 
gefährdet.

Autor: Rene A. (djbugs)
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Michael B. schrieb:
> und damit über den MOC kapazitiv auch an die Eingangsseite koppeln kann,
> das würde die Ahhängigkeit von der Pin-Reihenfolge erklären können.

Wie kann ich mir das vorstellen?


Stefan U. schrieb:
> Ich vermisse einen Snubber. Ohne Snubber wird der Triac fehlfunktionen
> haben oder gar kaputt gehen. In beiden Fällen ist der Optokoppler
> gefährdet.


Hab mal ein paar Versuche gemacht, knapp 20000V/µs der Leistungstriac 
zündet sauber "über Kopf", den MOC interessierte das nicht. Dabei hab 
ich über dem Gatewiderstand gemessen und da war nix zu sehen.

Versteh nicht wie da so viel Strom durch den MOC fließen kann das er 
stirbt. Er läd doch quasi nur die Gatekapazität vom Leistungstriac um.

Aber warum der Snubber fehlt werde ich gleich mal klären gehen ;-)

Die Variante in BILD5.png hat n Snubberless Triac und da verreckt der 
MOC auch :-(

Autor: H.Joachim S. (crazyhorse)
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Rene A. schrieb:
> Er läd doch quasi nur die Gatekapazität vom Leistungstriac um.

Das ist ein Irrtum. Es fliesst Strom über die Last, Triac-Gate, 
Gatewiderstand und MOC-Triac, bis die Hauptstrecke zündet.

Autor: Rene A. (djbugs)
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Ok, und schon was gelernt ;-)

Das heißt, bis zum zünden des Lasttriacs fließt Laststrom begrenzt durch 
den Vorwiderstand durch den MOC ?!
Aber bis jetzt hab ich nix über 150mA zusammen gebracht, und das das 
Oszi zu langsam ist, glaub ich jetzt mal nicht :-P

Bekomme den Fehler ausm Feld nicht reproduziert, aber das brauch ich um 
die Wirksamkeit der Schaltungsänderung zu überprüfen.
Burst-/Surge Dauerversuche haben auch nur den Leistungstriac gegrillt, 
den MOC hat es wenn erst nach dem LT gerissen. Aber im Feld bleibt der 
LT ganz und nur der MOC stirbt.

Rene

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Rene A. schrieb:

> Das heißt, bis zum zünden des Lasttriacs fließt Laststrom begrenzt durch
> den Vorwiderstand durch den MOC ?!
> Aber bis jetzt hab ich nix über 150mA zusammen gebracht, und das das
> Oszi zu langsam ist, glaub ich jetzt mal nicht :-P

Wenn aus irgendeinem Grund der Triac nicht zündet, fliessen
immerhin über 2A bis der 100Ohm Vorwiderstand durchbrennt.

Autor: H.Joachim S. (crazyhorse)
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Bist du dir sicher, dass die MOCs aus vertrauenswürdiger Quelle 
stammen/Originale sind?

Autor: Flow (Gast)
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Das muss berücksichtigt sein (siehe auch Harald 18:30):

Current limiting resistor R must have a minimum value
which restricts the current into the driver to maximum 1 A.

R = Vp AC / ITM
max rep. = Vp AC / 1 A

Autor: Rene A. (djbugs)
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H.Joachim S. schrieb:
> Bist du dir sicher, dass die MOCs aus vertrauenswürdiger Quelle
> stammen/Originale sind?

Die Teile werden in 8 unterschiedlichen Produkten eingesetzt, wobei die 
Beiden mit vertauschten Anschlüssen Probleme machen.
Ich denke LiteOn hätte uns schon mitgeteilt, wenn die zur Analyse 
eingesendeten Exemplare nicht ihre wären ;)

Rene

Autor: Rene A. (djbugs)
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Flow schrieb:
> Das muss berücksichtigt sein (siehe auch Harald 18:30):
>
> Current limiting resistor R must have a minimum value
> which restricts the current into the driver to maximum 1 A.
>
> R = Vp AC / ITM
> max rep. = Vp AC / 1 A

Hab ich auch schon gesehen, der müsste min 325Ohm sein. Nur damit zündet 
der Leistungstriac nicht mehr zuverlässig ( Aussage vom Hardwerker ).

Aber hab selbst mit der dicksten zulässigen Pumpe, nie mehr als 150mA 
gemessen.

Rene

Autor: Rene A. (djbugs)
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Harald W. schrieb:
> Rene A. schrieb:
>
>> Das heißt, bis zum zünden des Lasttriacs fließt Laststrom begrenzt durch
>> den Vorwiderstand durch den MOC ?!
>> Aber bis jetzt hab ich nix über 150mA zusammen gebracht, und das das
>> Oszi zu langsam ist, glaub ich jetzt mal nicht :-P
>
> Wenn aus irgendeinem Grund der Triac nicht zündet, fliessen
> immerhin über 2A bis der 100Ohm Vorwiderstand durchbrennt.

Hm, dann überleg ich mir mal was wie ich das morgen testen kann.

Rene

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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> Aber hab selbst mit der dicksten zulässigen Pumpe, nie mehr als
> 150mA gemessen.

Dann hast du falsch gemessen oder ungeeignetes Equipment. Das da 
kurzzeitig mehr als die 150mA fließen, liegt doch auf der Hand.

Denn ca. 300 Volt durch 100 Ohm ergeben 3 Ampere. Und der große Triac 
ist träge. Er braucht schon eine signifikante Zeit, um zu zünden. In 
dieser Zeit, fließt der volle Laststrom (begrenzt durch den 100 Ohm 
Widerstand) durch den Optokoppler.

Wenn du nur im Strom-Nulldurchgang schalten würdest, hättest du das 
Problem nicht.

Lies Dir diese Application Note durch, da ist das alles erklärt, 
inclusive vernünftiger Grundschaltung: 
http://www.element14.com/community/servlet/JiveServlet/previewBody/23045-102-1-68594/80053%20TRIAC%20Coupler%20Application%20Note.pdf

: Bearbeitet durch User
Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Bei ungewissen Lasten schlägt Fairchild sogar einen extra Snubber für 
den MOC vor, anbei ein Auszug aus dem Datenblatt des MOC3023, der 
ebenfalls keinen ZC Detektor hat. Wenn man das industriell verbaut, 
kostet das zwar ein wenig, hilft aber, den guten Ruf zu wahren...
Wer auf den Spass mit 100 Ohm Widerstand gekommen ist, der sollte das 
mal erklären. Sowas kommt in keinem Datenblatt der Optotriacs vor. Ich 
als Leistungstriac würde mich jedenfalls auch nicht gut benehmen, wenn 
mir da jemand im Wellenberg einige Ampere am Gate auf die Mütze haut.

: Bearbeitet durch User
Autor: Michael B. (laberkopp)
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Matthias S. schrieb:
> Bei ungewissen Lasten schlägt Fairchild sogar einen extra Snubber für
> den MOC vor,

Das ist kein Snubber, das ist eine Phasenschieberschaltung.

Die hat die Aufgabe, während des Spannungsnulldurchgangs der 
Netzspannung den TRIAC zündbar zu machen.

Denn normalerweise (nur ein Widerstand) ist dann dummerweise gerade in 
dem Moment keine Spannung da, der TRIAC schaltet erst ein, wenn die 
Netzspannung auf ca. 16V angestiegen ist.

Besonders übel ist das bei Lasten, die eine Phasenverschiebung ergeben, 
so daß gerade in dem Moment, in dem man den TRIAC zünden will, keine 
Spannung da ist.

Allerdings ist die primitive Phasenschieberschaltung auch nur in der 
Lage, den üblen Moment woandershin zu schieben, auch mit ihr ist der 
"random Phase" Optokoppler nicht in der Lage, den TRIAC über den ganzen 
Phase von 0 bis 180 Grad zu zünden, sondern irgendwo gibt es eine Stelle 
an der er mangels Spannungsnulldurchgang am MOC nicht zündbar ist.

Ist das nicht akzeptabel, braucht man eine Hilfsversorgung für den MOC, 
beispielsweise durch ein Kondensatornetzteil immer 16V. Glücklicherweise 
zündet ein TRIAC ja bei (positiver) Spannung auch mit (negativem) 
Zündimpuls, es muss also nicht immer die richtige Polarität sein 
(snubberless TRIACs können aber in einem der 4 Quadraten nicht zünden, 
daher möglichst eine negative Hilfsspannung).

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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> Das ist kein Snubber, das ist eine Phasenschieberschaltung.

Also ich sehe in der Schaltung eine Phasenschieberschaltung UND einen 
Snubber (39 Ohm, und 0,01µF). Du nicht?

Autor: Paul B. (paul_baumann)
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Stefan U. schrieb:
> Also ich sehe in der Schaltung eine Phasenschieberschaltung UND einen
> Snubber (39 Ohm, und 0,01µF). Du nicht?

Doch, gleich -er eilt Dir nur um 90 Grad phasenverschoben hinterher.

MfG Paul

Autor: Rene A. (djbugs)
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Stefan U. schrieb:
>> Aber hab selbst mit der dicksten zulässigen Pumpe, nie mehr als
>> 150mA gemessen.
>
> Dann hast du falsch gemessen oder ungeeignetes Equipment. Das da
> kurzzeitig mehr als die 150mA fließen, liegt doch auf der Hand.
>
> Denn ca. 300 Volt durch 100 Ohm ergeben 3 Ampere. Und der große Triac
> ist träge. Er braucht schon eine signifikante Zeit, um zu zünden. In
> dieser Zeit, fließt der volle Laststrom (begrenzt durch den 100 Ohm
> Widerstand) durch den Optokoppler.

Messaufbau: OSZI MSO-X 4034A 350MHz max 5GSa/s 1Mio Waveforms/s
            Tastkopf 700 Mhz 10MOhm 9,5 pF
            Oszi am Trenntrafo
            verschiedene Pumpen 70 bis 140W Glühlampen 40 - 200W
            Phasenanschnitt 50%
200W ohmsche Last 50% Phasenanschnitt:
BILD6.png Spannung über dem Gatewiderstand (100 Ohm)Positive Halbwelle
BILD7.png negative Halbwelle

Bei den Pumpen sieht es genauso aus.

Einen Zusammenhang zwischen Gatestrom und Last hab ich nicht sehen 
können.
Also ca 330mA bei 70W sowie 200W Last.



> Wenn du nur im Strom-Nulldurchgang schalten würdest, hättest du das
> Problem nicht.

Oder gleich auf Wellenpacket umschalten ;-)


@Alle anderen
Ich bedanke mich für die rege und kompetente Beteiligung.

Ich bleib natürlich weiter dran, da ich mir immer noch nicht erklären 
kann warum der MOC stirbt aber der Leistungstriac nicht.
Und warum die gleichen Schaltungen seit 10 Jahren zuverlässig laufen, 
aber die die den gedrehten MOC haben nicht.

MfG Rene

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Autor: Mike J. (linuxmint_user)
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Rene A. schrieb:
> Hab ich auch schon gesehen, der müsste min 325Ohm sein. Nur damit zündet
> der Leistungstriac nicht mehr zuverlässig ( Aussage vom Hardwerker ).

Ich wollte auch mal eine Pumpe (6W) mit einem Triac schalten und aus 
irgend einen Grund ging das nicht.
Als ich dann eine weiter Last (eine kleine Glimmlampe) parallel 
geschaltet hatte lief es.
Scheinbar ist es ungünstig wenn man rein induktive Lasten schalten 
möchte.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Michael B. schrieb:
> Das ist kein Snubber, das ist eine Phasenschieberschaltung.
>
> Die hat die Aufgabe, während des Spannungsnulldurchgangs der
> Netzspannung den TRIAC zündbar zu machen.

Blablabla. Dazu schreibt Fairchild, wie auf oben komplett angehängten 
Bild (Fig. 8 aus dem Fairchild Datenblatt des MOC3021/23) zu sehen:

> The 39 ohm resistor and 0.01 µF capacitor are for snub-
> bing of the triac, and the 470 ohm resistor and 0.05 µF ca-
> pacitor  are  for  snubbing  the  coupler.  These  components
> may or may not be necessary depending upon the particu-
> lar triac and load used.

'Snubbing the coupler' ist wohl eindeutig keine Phasenverschiebung, 
sondern ein Snubber für den Koppler.

Autor: Gerald B. (gerald_b)
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Mike J. schrieb:
> Ich wollte auch mal eine Pumpe (6W) mit einem Triac schalten und aus
> irgend einen Grund ging das nicht.
> Als ich dann eine weiter Last (eine kleine Glimmlampe) parallel
> geschaltet hatte lief es.
> Scheinbar ist es ungünstig wenn man rein induktive Lasten schalten
> möchte.

Je kleiner der Laststrom und je größer der Haltestrom des verwendeten 
TRIACs, desdo kleiner das Zündfenster.
D.h., umso später nach dem Nulldurchgang kannst du erst zünden und desdo 
eher vor dem Nulldurchgang wird der TRIAC wieder verlöschen. Eine 
induktive Last verschärft das Problem noch. Das kann dann soweit gehen, 
das keine Zündung mehr möglich ist.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Stefan U. schrieb:
>> Das ist kein Snubber, das ist eine Phasenschieberschaltung.
>
> Also ich sehe in der Schaltung eine Phasenschieberschaltung UND einen
> Snubber (39 Ohm, und 0,01µF). Du nicht?

Ich kann lesen, du nicht ?

"einen extra Snubber für den MOC"

Die 39 Ohm / 10nF sind nicht am MOC und damit nicht der Snubber von dem 
er spricht.

Autor: Rene A. (djbugs)
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Jungs, nicht streiten ;-)
Könnten wir bitte zum Thema zurück kommen?

Bei der aktuelle Problemstellung ist kein Snubber verbaut und sie 
laufen, mit unterschiedlichsten Pumpen und MOC-LasttriacKombinationen, 
seit Jahren zuverlässig (Stückzahl 50k+). Einzig die verdrehten MOC's 
sterben, obwohl bei Wechselspannungsbetrieb das eigentlich nichts 
ausmachen soll. Die Lasttriacs sind immer I.O..

Rene

Autor: Gerald B. (gerald_b)
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Da der MOC mit zu hohem Strom außerhalb der Spezifikation betrieben 
wird, können auch ansonsten eher "esotherische" Effekte eine Rolle 
spielen:
- ein TRIAC ist nie 100% symmetrisch. Möglicherweise hat die eine 
Richtung fertigungsbedingt ein paar Zehntel Volt mehr Flusspannung und 
geht unter Überlastung eher kaputt.
- Über die Ansteuerung vom µC Port hast du keine näheren Angaben 
gemacht.
  - wird der µC per Nulldurchgangsdetektor syncronisert?
Vielleicht zündet ja immer erst die selbe Richtung und in der anderen 
Richtung sind dann noch genug Raumladungen im Kristall vorhanden, so das 
das Zünden dann schneller geht und "gerade so" noch für das Bauelement 
im erträglichen Bereich liegt. Durch den Tausch der 2 Pins hat sich das 
Blatt jetzt unvorteilhafterweise gewendet.
- eventuell verhalten die MOCs von Fairchild und LiteOn bei Überlastung 
unterschiedlich, das die von Fairchild robuster sind?

Das Beste wäre, einen pinkompartiblen TRIAC mit geringerem Zündstrom 
einzubauen und den Gatewiderstand so zu dimensionieren, das der MOC "im 
grünen Bereich" betrieben wird. Dann kann die PCB weiterverwendet 
werden.

Autor: Rene A. (djbugs)
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Danke Gerald.
Eine fertigungsbedingt Streuung hab ich auch schon in Verdacht. Zumal 
eine Analyse der Ausfälle zeigt, das die Ausfälle innerhalb der ersten 
Woche passieren. Danach geht die Ausfallrate rapide nach unten.
Ja Nulldurchgangserkennung wird im uC gemacht, ohne wär Phasenanschnitt 
echt schwierig ;).

Durch den 100 Ohm Widerstand kann theoretisch der MOC mit zu viel Strom 
belastet werden, aber ich habe es noch nicht zu Stande gebracht, an die 
1A Peak für 100us zu kommen. Siehe BILD6/7, das ist der Gatestrom bei 
maximal zulässiger Last ( 200W ).

Auch bei Versuchen, wo ich den Lasttriac gezielt über Kopf gezündet hab, 
hab ich nichts größeres als 350mA gesehen.

Rene

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Rene,
gibt es zwischen der Netzseite und der Niederspannungsseite irgenwelche 
Y1 Kondensatoren oder sonstige Steukapazitäten?
Auch ein Optokoppler hat gewisse Steukapazitäten.
Eventuell, wenn der 100R in der Gate Leitung liegt (L liegt direkt am 
Optokoppler) kann über diese Wege bei einem Netzseitigen 
Hochspannungsimpuls ein zwar extrem kuzer aber sehr hoher Strom 
fliessen.

Kann mir das zwar selbst nicht so ganz vorstellen, nur so eine 
Gedankenidee.

Gruß

Volker

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Rene,

Du schreibst gleich in ersten Post:
Wo die Spannung über der LED her kommt, ist mir auch
noch unklar.

Vielleicht hier mal ansetzen, da sollte eigentlich keine Spannung sein.

Volker

Autor: eProfi (Gast)
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390 Ohm bei 5V (abzüglich Vf) erscheint mir zu wenig Strom für die 
Treiber-LED, genauso 1x 680 Ohm an ?? V in Bild3.
Lass mal 15-20 mA fließen.
"Therefore, recommended operating IF lies between max 10mA for MOC3052 
and absolute max IF (50mA)"

Baue je 100 Ohm an die Pins 4 und 6, die internen Kapazitäten spielen 
Dir zusammen mit Spikes vom Netz  einen Streich.
Snubber großzügig dimensionieren, gute Bauteile verwenden.

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