Hallo zusammen Ich habe hier einige Fragen zu Optokopplern 1.) Berechnung der Werte Mein Optokoppler der Wahl ist der 140816142100 von Würth in diesem Beispiel. Dieser folgende Parameter - If = 5mA - Vf = 1.4V - CTR 80-160% - https://www.we-online.com/catalog/datasheet/140816144100.pdf am Ausgang, dem Transistor ist ein Microcontroller-Pin über 1k nach 3.3V ge-pullupt, dieser soll beim vom Optokoppler auf GND gezogen werden. Der Transistor im Optokoppler muss also mindestens 3.3mA nach GND leiten, damit der Pin des uC auf 0 gezogen ist. In beim CTR des Optokoppler entspricht dies ja einem If zwischen 3.96mA (80%) und 5.28mA (160%). Somit sollten 6mA in jedem Fall reichen. Den Vorwiderstand habe ich wie folgt berechnet: (5V - 1.4V) / 6mA = 600Ohm = 560Ohm Ist sind diese Überlegungen und Berechnungen so korrekt? 2.) CTR - Stromübertragung Von meinem gewählten Modell gibt es noch ähnliche, jedoch mit verschiedenen CTR Werten, nämlich - 50-600% - 80-160% - 130-260% - 200-400% Bis auf den ersten Wert, sehe ich dies ja noch als Sinnvoll an, da der zweite Wert ja immer genau das doppelte ist. Der erste ist eher ein Ausreisser, mit einer Toleranz von Faktor 12 In meinem beispiel würde dies für die Typen 2-4 jeweils eine Abweichung von 1.3mA bedeuten, beim ersten Modell ganze 4.5V. Es könnten also entweder 550uA ausreichen um den Transistor zu schalten, oder auch 6.6mA, oder auch alles dazwischen. Eine Digikey suche bringt noch viel schlimmere Beispiel (z.b. 300%-30000%) zum Vorschein. -Wieso ist dies so? -Welche Anwendung hat solch ein breites Fehlerspektrum? Der Preis ist es nicht, sind alle identisch teuer - Wie können präzise Optokopplerschaltungen gelöst werden? Selbst 80-160% ist ja mitunter nicht grade wenig Toleranz
https://www.we-online.com/katalog/en/WL-OCPT_PACKAGE_DIP-4 Vortrag zum CTR https://youtu.be/wPA2YEQ2EMw?t=1164 CTR=100x Ic/IF[%] https://www.mikrocontroller.net/articles/Optokoppler mal das Modell von We laden und Werte prüfen ... Der Einfachheit halber hier eine Grundschaltung Beitrag "Re: LTSpice einbindung Optokoppler" https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0411091.htm
Johnny S. schrieb: > -Welche Anwendung hat solch ein breites Fehlerspektrum? Betrachte es nicht als "Fehlerspektrum". In den meisten Anwendungen musst du den Strom nicht genau treffen, sondern er muss nur sicher ausreichend groß sein. Und dabei darf man gerne etwas Reserve einplanen, weil der Parameter im Lauf der Zeit auch driften kann. Johnny S. schrieb: > Der Preis ist es > nicht, sind alle identisch teuer Ist vielleicht alles die selbe Produktion, die so große Schwankungen aufweist. Und dann wird ein Teil der produzierten Ware auf dem Tester ausgemessen und in die Kategorien 2-4 sortiert (für Anwendungen, die eine halbwegs genaues CTR brauchen). Oder es kommt unsortiert in Kategorie 1 (für Anwendungen, bei denen der genaue Wert egal ist). Die Stromverstärkung von Bipolartransistoren ist nunmal ein Parameter, der in der Produktion nicht gut auf einen engen Bereich eingeschränkt werden kann (nur im Nachhinein, indem man die Ware auf dem Tester in verschiedene Kategorien sortiert). Und das siehst du hier bei der Stromverstärkung des Phototransistors im Optokoppler.
Johnny S. schrieb: > In beim CTR des Optokoppler entspricht dies ja einem If zwischen 3.96mA > (80%) und 5.28mA (160%). Somit sollten 6mA in jedem Fall reichen. Falsch betrachtet. CTR ist das Verhältnis in % zwischen dem LED-Strom und dem Kollektorstrom. Also 3.3mA/0,8 bzw 3.3mA/1.6, also 4.2mA bzw. 2mA. Natürlich kannst du 6mA nehmen - oder auch 10mA. Schadet ja nicht. Wenn du so viel Strom nicht zu Verfügung hast, musst du den mit 200...400% kaufen. Johnny S. schrieb: > Bis auf den ersten Wert, sehe ich dies ja noch als Sinnvoll an, da der > zweite Wert ja immer genau das doppelte ist. Der erste ist eher ein > Ausreisser, mit einer Toleranz von Faktor 12 Der erste ist halt unklassifiziert und deshalb vermutlich billiger. Die mit Kennbuchstabe sind quasi ausgesucht und einer der vier Klassen zugeordnet worden. Bei der Herstellung gibt es eben größere Streuungen. Es bleibt dir nur, deine Schaltung so auszulegen, dass es mit dem schlechsten Parameter auch noch funktioniert.
empfehle diese Artikel .. :-) http://electronicsbeliever.com/how-to-analyze-optocoupler-in-feedback-system/ http://electronicsbeliever.com/how-to-bias-optocoupler/
Johnny S. schrieb: > Wie können präzise Optokopplerschaltungen gelöst werden? Dafür gibt es lineare Optokoppler z.B. den IL300: https://www.vishay.com/optocouplers/opto-linear/
Nicht vergessen, der CTR sinkt wenn die Teile aelter werden oder wenn sie in warmer Umgebung betrieben werden. .-) Olaf
Olaf schrieb: > Nicht vergessen, der CTR sinkt wenn die Teile aelter werden oder > wenn > sie in warmer Umgebung betrieben werden. .-) Noch viel mehr wenn sie mit weniger als Nennstrom betrieben werden.
Johnny S. schrieb: > -Welche Anwendung hat solch ein breites Fehlerspektrum? Der Preis ist es > nicht, sind alle identisch teuer Aber nicht bei sehr großen Stückzahlen, da gebne die Hersteller deutlich Rabatte wenn Du die "nicht selektierte Version" nimmst. Sehr groß bedeutet > 50 k Stück Für Einzelstücke greift so eine staffel nicht. > - Wie können präzise Optokopplerschaltungen gelöst werden? Selbst > 80-160% ist ja mitunter nicht grade wenig Toleranz Eine Faktor 2 ist das "tägliche Brot" des Hardwareentwicklers. Schau Dir mal die Bandbreite z.B. Stromverstärkung eines BC547 B an .-) Man löst das so, das man die Schaltung so ausgelegt das diese unter allen möglichen Toleranzen immer noch korrekt funktioniert. z.B. das ein Koppler der Gruppe 3 bei Minimum 130% und Minimaltemperatur (da wird der Faktor noch a bisserl schlechter) genügend Strom auf der Empfängerseite liefert um die nachfolgenden Baugruppen anzusteuern. Etc.
Ich muss leider nochmal die Kommentare teilweise wiederholen und etwas ausführen. Da bin ich leider schon zu oft daneben gelegen. Ja, deine Rechnung von oben ist soweit richtig. Das ist jetzt allerdings noch etwas idealisiert. 1. Du musst noc etwas LED-Strom zugeben, für Alterung und den gewünschten Sättigungsbetrieb. die 130% halte ich aus dem Bauch raus für angemessen. 2. Der CTR ist stark Temperaturabhängig. Die 80-160% gelten bei 25°C. Das Datenblatt ist ja gar nicht so schlecht, siehe "Relative CTR vs. Ambient Temperature:" Seite 4 3. Der CTR ist noch viel stärker vom LED-Strom abhängig. Siehe: "Relative CTR vs. Forward Current:" Seite 6. So ist bei 0,2mA LED-Strom, nur noch 30% der CTR gegeben.
Johnny S. schrieb: > am Ausgang, dem Transistor ist ein Microcontroller-Pin über 1k nach 3.3V > ge-pullupt, dieser soll beim vom Optokoppler auf GND gezogen werden. Der > Transistor im Optokoppler muss also mindestens 3.3mA nach GND leiten, > damit der Pin des uC auf 0 gezogen ist. Der CRT ist angegeben bei Uce=5V! Also brauchst du für "ordentliche" 0 (Sättigung des Transistors) noch mehr Strom. Dazu gibt es auch Diagramme im Datenblatt. Aber aufpassen: das sind typische Werte bei 25°C. Da muss man also noch was zulegen, damit es auch im Worst Case noch funktioniert. Nebenbei: brauchst du wirklich 1kΩ? Das ist ziemlich viel Strom...
Dietrich L. schrieb: > Nebenbei: brauchst du wirklich 1kΩ? Das ist ziemlich viel Strom... Ja ein 1k sind definitiv nötig, eher noch weniger. Denn bei z.b. 10k wären ja lediglich 330uA notwendig um den Eingang auf 0 zu ziehen.
Johnny S. schrieb: > Dietrich L. schrieb: >> Nebenbei: brauchst du wirklich 1kΩ? Das ist ziemlich viel Strom... > > Ja ein 1k sind definitiv nötig, eher noch weniger. Denn bei z.b. 10k > wären ja lediglich 330uA notwendig um den Eingang auf 0 zu ziehen. Das verstehe ich nicht, warum 330µA zu wenig ist!? Zieht der µC-Eingang soviel Strom gegen GND, dass 10kΩ als Pull-Up nicht ausreicht? Ungewöhnlich...
Dietrich L. schrieb: > Johnny S. schrieb: >> Dietrich L. schrieb: >>> Nebenbei: brauchst du wirklich 1kΩ? Das ist ziemlich viel Strom... >> >> Ja ein 1k sind definitiv nötig, eher noch weniger. Denn bei z.b. 10k >> wären ja lediglich 330uA notwendig um den Eingang auf 0 zu ziehen. > > Das verstehe ich nicht, warum 330µA zu wenig ist!? > Zieht der µC-Eingang soviel Strom gegen GND, dass 10kΩ als Pull-Up nicht > ausreicht? Ungewöhnlich... Nein, der Optokoppler braucht dann nur einfach gesagt 330uA zu leiten, damit der Eingang den Zustand wechselt. Es gibt für Optokoppler sicherlich verschiedene Anwendungen, möchte man zwei Signale z.b. 5V und 3.3V trennen, funktionieren sicher auch 330uA. Will man dem Optokoppler aber mit 24V beschalten, über ein Kabel das irgendwo durchgeht, ist es gewollt das viel Strom fliessen soll, damit sicher und richtig geschalten wird. Optimal wäre z.b. für mich wenn der Optokoppler erst bei 15mA überhaupt erst Schalten würde. Ich habe auch schon ältere Opto-Schaltungen gesehen wo 4-5 Dioden vor den Opto gebaut wurden, um die VF zu vergrössern
Johnny S. schrieb: > Optimal wäre z.b. für mich wenn der Optokoppler erst bei 15mA überhaupt > erst Schalten würde. Ich habe auch schon ältere Opto-Schaltungen gesehen > wo 4-5 Dioden vor den Opto gebaut wurden, um die VF zu vergrössern Man kann auch zusätzlich einen Widerstand parallel zu der oder den Dioden Schalten, dann hast du eine sauberere Schaltschwelle.
Dietrich L. schrieb: > sauberere Schaltschwelle. warum kein optokoppler mit Schmitt-Trigger, oder nachgesetztem T-IC ?! Wie hoch ist die gewünschte Schaltfreq ?! https://www.mouser.de/Search/Refine?FS=TRUE&N=11624527+4292906361 https://www.digikey.de/products/de/isolators/optoisolators-transistor-photovoltaic-output/903?k=Linear+Optocoupler&k=&pkeyword=Linear+Optocoupler&sv=0&pv598=20344&sf=0&FV=-8%7C903&quantity=&ColumnSort=0&page=1&pageSize=500 https://www.sharpsma.com/documents/1468207/1620294/Sharp+Photocoupler+Line-up/f54bbf97-bcff-449f-9a91-0cae73eb51ec
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Bearbeitet durch User
Michel M. schrieb: > Dietrich L. schrieb: >> sauberere Schaltschwelle. > > warum kein optokoppler mit Schmitt-Trigger, > oder nachgesetztem T-IC ?! So wie ich Johnny S. verstanden habe, meinte er eine Schwelle am Eingang (LED), sodass der Ausgang auch bei (zufällig) hohem CTR bei kleinen LED-Strömen noch nicht schaltet. Da hilft der Schmitt-Trigger in der Ausgangsstufe nur beschränkt.
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Dietrich L. schrieb: > So wie ich Johnny S. verstanden habe, meinte er eine Schwelle am Eingang > (LED), sodass der Ausgang auch bei (zufällig) hohem CTR bei kleinen > LED-Strömen noch nicht schaltet. Da hilft der Schmitt-Trigger in der > Ausgangsstufe nur beschränkt. Ein OK mit Schmitt-Trigger hat definierte Schaltschwellen (und kein CTR), was es einfacher macht, den parallelen Widerstand auszulegen.
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