HALBLEITERHEFT2000

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7-8/2000

Elektor

Isolierung schlägt mit etwa 0,4 K/W zu Buche, bei Aluminium-
oxyd (hart, weiß, 1...2 mm dick) trägt man 0,3 K/W ein.
Gewöhnliche Glimmer-Isolierung besitzt einen Wärmewider-
stand von ungefähr 0,4 K/W. Auch der Einsatz von wärmelei-
tender Paste macht sich bemerkbar, das Berechnungspro-
gramm berücksichtigt dies und fügt 0,1 K/W (ja) respektive 0,5
K/W (nein) ein.
Weiterhin legt man die maximale Temperatur des Halbleiters
fest. Den Wert gibt das Datenblatt vor. Die meisten Halbleiter
dürfen 150 °C heiß werden, moderne Bauteile sogar 175 °C. Mit
125 °C liegt man immer auf der sicheren Seite. Es kann aber
auch sein, daß der Kühlkörper eine bestimmte Temperatur
nicht überschreiten soll. Ein Kühlkörper, der berührt werden
kann, darf zum Beispiel nicht heißer als 60 °C werden, anson-
sten erfordern die Vorschriften einen Berührschutz. Ist Ihnen
die Kühlkörpertemperatur egal, so dürfen Sie an dieser Stelle
eine höhere Temperatur eintragen.
Das Programm errechnet aus diesen Angaben vier Resultate.
Zuallererst erscheint der maximale Wärmewiderstand des

Kühlkörpers, der notwendig ist, um die Temperaturvorgaben
für Halbleiter und Kühlkörper zu erfüllen. Weiterhin sind die
maximal zu erwartenden Temperaturen von Halbleiter und
Kühlkörper angegeben. Schließlich schlägt das Programm
noch einen oder mehrere geeignete Kühlkörpertypen der Firma
Fischer vor, im Beispiel ein SK85 mit 75 mm Länge oder ein
SK42 mit 100 mm Länge. Die Auswahlmöglichkeiten sind zwar
ziemlich beschränkt, man erhält aber doch einen Eindruck von
der Größe des notwendigen Kühlkörpers. Schließlich ist das
Kühlkörperprogramm von Fischer sehr ausgedehnt, der Händ-
ler, auf den man in der Regel angewiesen ist, hat aber höch-
stens eine kleine Auswahl davon auf Lager.
Das Programm kann frei von der Elektor-Website herunterge-
laden werden und steht offen für Veränderungen und Verbes-
serungen. Dazu müssen Sie zunächst die Sicherung aufheben
und die unsichtbaren Spalten sichtbar machen. Wir würden
uns freuen, von interessanten Modifikationen zu hören!

(004084)rg

Von Adrian Grace

Die Schaltung stellt ein optisch isoliertes, einfaches Halbdu-
plex-Interface dar, das eine 20-mA-Stromschleife (ange-
schlossen an J2) in ein RS232-Signal verwandelt und dieses
über J1 zum Beispiel zu einem Laptop-PC leitet. An J2 sollte
nur ein volldigitales Signal eintreffen, besser nicht der übliche
industrielle analoge 4/20-mA-Übertragungsstandard.
Die optische Trennung wird durch einen Optokoppler, hier
einem CNY17-2 erreicht. Normalerweise fließt in einer solchen
Stromschleife dann ein Strom, wenn keine Daten anliegen, er
wird abgeschaltet, um einen Datenimpuls darzustellen. So lei-
tet auch der Optotransistor im Normalfall und legt den Ein-
gang des als Inverter geschalteten IC1c auf Low, wenn keine
Daten verschickt werden. Am Gatterausgang und damit am
RS232-Verbinder liegt dann entsprechend ein High.
Nicht nur den Datentransport, auch die Stromversorgung des
Interfaces übernimmt die serielle Schnittstelle, indem die
unbenutzten Leitungen der Schnittstelle angezapft werden.
Die Belegung des neunpoligen Sub-D-Verbinders zeigt die
Tabelle. Die Spannungen von +12 V oder -12 V auf den Lei-
tungen werden durch D1, D3, D5 respektive D2, D4 und D6
gleichgerichtet und von C2 und C1 gepuffert.
Optokoppler haben die unangenehme Eigenschaft, zwar
schnell ein-, aber nur relativ langsam abzuschalten. R2
bescheunigt dabei den Ausschaltvorgang. D7 verhindert, das
der Optokoppler bei negativen Eingangsspannungen (zum
Beispiel beim Verpolen des Interfaces) zerstört wird.
Wenn keine Stromschleife an J2 angeschlossen wird, sondern
eine Spannungsquelle, ist ein Strombegrenzungswiderstand
in Reihe zur Optodiode notwendig, der typisch zwischen 330

Ω und 1 kΩ liegen und den Strom durch die Opto-LED auf 50
mA begrenzen sollte.
Die Schaltung kann auch für den 4/20-mA-Industriestandard
modifiziert werden, wenn man R2 vorsichtig an den verwen-
deten Optokoppler anpasst. Je niedriger sein Wert, desto
weniger empfindlich reagiert das Interface. Fast jeder Opto-
koppler ist für dieses Interface geeignet, gute Resultate erzielt
man zum Beispiel mit dem vorgeschlagenen CNY17-2 von Sie-
mens. Dieses Bauteil weist eine Durchbruchspannung von

5,300 V auf und ist für
Klasse-2 geeignet, da es die
vorgeschriebene Distanz
von mindestens 6 mm zwi-
schen den beiden Seiten des
Interfaces einhält. Natürlich
dürfen dann keine Leiter-
bahnen unter dem IC ver-
laufen. Für die Anforderun-
gen der Klasse 1 ist der nor-
male Pinabstand einer
achtpoligen DIL-Fassung
völlig ausreichend.

(004014)rg

J1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4N32

IC2

5

4

1

2

6

D7

1N4148

D2

1N4148

D4

1N4148

D6

1N4148

D5

1N4148

D3

1N4148

D1

1N4148

C1

100µ 16V

C2

100µ 16V

10

9

8

IC1c

&

R1

10k

R2

47k

J2

4

5

6

IC1b

&

12

13

11

IC1d

&

IC1

14

1

2

3

1

IC1a

IC1 = 1488

CNY17-2

*

U+

U+

U–

U–

004014 - 11

9V

0V3

+12V

–12V

1V5
1V4

7

Optisch isoliertes RS232-Interface

049

Pin Nr.

Signal

In/Out

1

DCD

In

2

RxD

In

3

TxD

Out

4

DTR

Out

5

Common

-

6

DSR

In

7

RTS

Out

8

CTS

In

9

RI

In