Optokoppler mit Spannungsbegrenzung am Eingang beschalten

[Dennis R. (denver)]

Hallo Zusammen!

Ich muss über einen Optokoppler eine Last schalten, die 20-40mA bei 
24VDC zieht. Als Steuersignal habe ich eine DC Spannung, die von 0V bis 
40V betragen kann, wo ich aber nur 3-4mA entnehmen darf.
Folglich habe ich mir den Optokoppler LTV815 ausgesucht, If ab 1mA, Vf 
ca. 1V, CTR>600%.
Die Aufgabe ist es nun, den Optokoppler so eingangseitig zu beschalten, 
dass dieser erst ab 5V schalte und wenn die Eingangsspannung bis zu 40V 
steigt, darf If 3-4mA nicht überschreiten.

Wie könnte man sowas am elegantesten lösen? Reicht eine 5,1V Zenerdiode 
mit einem Vorwiderstand, oder sollte man noch zusätzlich zur 
Stromstabilisierung einen J-FET in Reihe zur Leuchtdiode im Optokoppler 
vorsehen?

Gruß Denis

[Falk B. (falk)]

@Dennis R. (denver)

>Die Aufgabe ist es nun, den Optokoppler so eingangseitig zu beschalten,
>dass dieser erst ab 5V schalte

Z-Diode mit 3,9V in Reihe.

>und wenn die Eingangsspannung bis zu 40V
>steigt, darf If 3-4mA nicht überschreiten.

Konstantstromquelle mittels JFET oder ähnlich.

MfG
Falk

[Dennis R. (denver)]

Hier noch die 2 Varianten, wie ich das sehe.
Funktioniert das wie gewollt, oder gibt es andere Möglichkeiten?

[Dennis R. (denver)]

@ Falk: Danke!
So in etwa?

[ArnoR (Gast)]

> So in etwa?

Nein. Die 3V9-Z-Diode ist falsch gepolt, die 5V1-Z-Diode führt dazu, 
dass die Stromaufnahme gerade nicht begrenzt wird.

[Dennis R. (denver)]

@Arno: so besser?

[Falk B. (falk)]

@  Dennis R. (denver)

>      Var_3.PNG

>So in etwa?

Nö.

Warum haben deine Bauteile keine Namen? Der Widerstand oben quer raus, 
die 3V9 Z-Diode umpolen, die 5V1 raus. Den BF245 muss man GENAU 
kennzeichnen, A/B/C, die haben deutlich unterschiedliche Nennströme. An 
Stelle des JFET kauft man da angepasste Current regulator diodes, die 
sind besser selektiert und brauchen weniger Spannungsabfall. Bei 3mA 
reicht auch ein LM334, macht bei 40V gerade noch zumutbare 120mW.

MfG
Falk

[Falk B. (falk)]

@Dennis R. (denver)

>      Var_4.PNG

>@Arno: so besser?

Nö. 47k raus, 5V1 raus.

[Dennis R. (denver)]

Herzlichen Dank ;-)

Ich hatte an den BF245A 2,5mA Konstantstrom gedacht, wobei der R3 
wahrscheinlich überflüssig sein wird?!
Problem ist nur, dass BF245A 30V max. vertragen kann, vielleicht doch 
noch eine Z-Diode mit z.B. 27V davor?
Die Option mit LM334 kannte ich noch nicht, Danke!

[Falk B. (falk)]

@  Dennis R. (denver)

>Ich hatte an den BF245A 2,5mA Konstantstrom gedacht, wobei der R3
>wahrscheinlich überflüssig sein wird?!

Ja.

>Problem ist nur, dass BF245A 30V max. vertragen kann,

Pech, musst du einen anderen JFET suchen. Oder eine andere 
Konstantstromquelle.

> vielleicht doch
>noch eine Z-Diode mit z.B. 27V davor?

Nö.

>Die Option mit LM334 kannte ich noch nicht, Danke!

Der geht bis 40V.

MfG
Falk

[Dennis R. (denver)]

Falk Brunner schrieb:
>> vielleicht doch
>>noch eine Z-Diode mit z.B. 27V davor?
>
> Nö.

Wieso eigentlich nicht? Wenn ich bei 40V bis 5mA entnehmen kann, bleiben 
2,5mA "übrig", die durch die Z-Diode fließen können. Muss nur begrenzen 
mit einem richtig berechneten Vorwiderstand.

Bei 0,5W und 27V kann Iz maximal l8,5mA und muss mindestens 1,85mA 
betragen.
Insgesamt hätte ich dann 2,5mA durch den JFET und 1,85 durch die 
Z-Diode, 4,35mA. Für Rv ergibt sich etwas um 3k.
Stimmt das so, oder ist hier noch ein Böckli?

[Falk B. (falk)]

@  Dennis R. (denver)

>Wieso eigentlich nicht? Wenn ich bei 40V bis 5mA entnehmen kann, bleiben
>2,5mA "übrig", die durch die Z-Diode fließen können. Muss nur begrenzen
>mit einem richtig berechneten Vorwiderstand.

Ja.

>Bei 0,5W und 27V kann Iz maximal l8,5mA und muss mindestens 1,85mA
>betragen.

Wieso minimal 1,85mA?

>Insgesamt hätte ich dann 2,5mA durch den JFET und 1,85 durch die
>Z-Diode, 4,35mA. Für Rv ergibt sich etwas um 3k.
>Stimmt das so, oder ist hier noch ein Böckli?

Stimmt schon, aber an den 3K fällt auch unterhalb von 27V schon Spannung 
ab, nämlich 3k x 2,5=7.5V, damit ist deine Kennlinie wieder im Eimer, 
den du wolltest ja relativ definiert ab 5V schalten. Such einen JFET mit 
50V oder mehr.

MFG
Falk

[Dennis R. (denver)]

Alles klar, Danke nochmals, hast natürlich Recht.

Bürklin spukt in Bezug JFET's nur die BF Typen bis 30V raus, beim 
Schukat (mein Hauptlieferant) sind gar keine gelistet, dafür aber bei 
Digikey in Unmengen, auch in 40V und 55V! Muss mich mal dadurch wühlen.

> Wieso minimal 1,85mA?

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm

Gruß
Dennis