Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Berechnung des Vorwiderstand für Optokoppler/PhotoMOS AQY21


von Harry R. (harryr)


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Hallo zusammen,

ich frage mich, ob ich diesen Optokoppler (bzw PhotoMOS relay) in einer 
Schaltung wie eine LED "behandeln" kann.

Ich möchte das Teil mit einer Spannung von ~ 36V DC "schalten".

Die "absolute maximum Ratings" (Input) sind :

LED forward current IF  : 50mA

LED reverse voltage VR  : 5 V

Peak forward current IFP :  1 A

Power dissipation Pin 75mW


Ich berechne den Vorwiderstand für den AQY21 wie bei einer LED:

36 V Betriebsspannung.

1,25V Spannnungsabfall an der LED

Gewünschter Strom 2mA


Rv  = (36 V - 1,25V) / 2mA = 34,75V / 2 mA = 17,375kOhm =~ 18kOhm

Kann ich das so machen oder ist das der falsche Ansatz ?

Danke und Grüße
Harry

: Bearbeitet durch User
von Vanye R. (vanye_rijan)


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> in einer Schaltung wie eine LED "behandeln" kann.

Ja, ist ja auch eine LED.

> 2V Spannnungsabfall an der LED (Pi mal Daumen: Mittelwert
> zwischen 1,6V und 2,5V)

Das duerfte eine IR-Led sein. Also eher 1.1V. Sollte aber hier 
irrelevant sein.

> Gewünschter Strom 10mA

Kommt mir etwas viel vor. Tut das denn not?
Die LEDs altern. Nimm soviel Strom wie du brauchst und etwas
Reserve. Atomkraftwerke wachen ja auch nicht auf Baeumen.
Ich wuerde so 2-5mA je nach Anwendung fuer realistischer halten.

Vanye

von Harry R. (harryr)


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Vanye R. schrieb:
>> in einer Schaltung wie eine LED "behandeln" kann.
>
> Ja, ist ja auch eine LED.
>
>> 2V Spannnungsabfall an der LED (Pi mal Daumen: Mittelwert
>> zwischen 1,6V und 2,5V)
>
> Das duerfte eine IR-Led sein. Also eher 1.1V. Sollte aber hier
> irrelevant sein.
>
>> Gewünschter Strom 10mA
>
> Kommt mir etwas viel vor. Tut das denn not?
> Die LEDs altern. Nimm soviel Strom wie du brauchst und etwas
> Reserve. Atomkraftwerke wachen ja auch nicht auf Baeumen.
> Ich wuerde so 2-5mA je nach Anwendung fuer realistischer halten.
>
> Vanye
Ich habe ein paar Werte mal mit Blick auf das Datenblatt korrigiert :

Spannungsabfall: 1,25V

Strom 1,2mA  (typical)

Im Forum habe ich folgende Formel gefunden:


RA = Vcc * SF/(I * CTR)
SF ist ein Sicherheitsfaktor, der soll >= 2 sein
CTR ist der Stromübertragungsfaktor, dazu habe ich im Datenblatt nichts 
gefunden.

Also wäre der berechnete Wert mit Sicherheitsfaktor jetzt:

Rv  = (36 V - 1,25V) *2 / 2mA = 34,75V / 2 mA  =~ 34 kOhm

von Andrew T. (marsufant)


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Harry R. schrieb:
> Rv  = (36 V - 1,25V) / 2mA = 34,75V / 2 mA = 17,375kOhm =~ 18kOhm
>
> Kann ich das so machen oder ist das der falsche Ansatz ?

Den nächstkleineren R Wert auswählen.
Konkret:
16,9 k E96 Reihe, also die 1% Metallschicht-R
16 k  (E24)
15k   (E12)

Wichtig:
Musst halt noch schauen ob bei 2ma LED Strom auf der Empfangsseite noch 
genug Strom fließt für Deine Anwendung (CTR Wert im DaBla)

Also bei ON Resistance schauen,
musst Du dann von 5mA (dortiger Wert) extrapolieren .-)


> Also wäre der berechnete Wert mit Sicherheitsfaktor jetzt:
> Rv  = (36 V - 1,25V) *2 / 2mA = 34,75V / 2 mA  =~ 34 kOhm

nicht *2, sondern durch 2.

also ca. 8,6 k Ohm

: Bearbeitet durch User
von Carypt C. (carypt)


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bei 18kOhm wäre eine heizleistung von 1,25V*2mA= 2,5mWatt in dem 
optokoppler.
bei 34kOhm   wäre 1,25V*1mA=1,25mW
bei 8,6kOhm wäre  1,25*4mA= 5mWatt.
34,75V*2mA wären 0,0695 watt am widerstand , oder 34,75V*4mA=0,139Watt 
am widerstand.
ich würde die 18k nehmen.

von Harry R. (harryr)


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Andrew T. schrieb:
> Harry R. schrieb:
>> Rv  = (36 V - 1,25V) / 2mA = 34,75V / 2 mA = 17,375kOhm =~ 18kOhm
>>
>> Kann ich das so machen oder ist das der falsche Ansatz ?
>
> Den nächstkleineren R Wert auswählen.
> Konkret:
> 16,9 k E96 Reihe, also die 1% Metallschicht-R
> 16 k  (E24)
> 15k   (E12)
Oki, ich werde da einfach mal ein wenig experimentieren, auf dem 
Breadboard natürlich.
> Wichtig:
> Musst halt noch schauen ob bei 2ma LED Strom auf der Empfangsseite noch
> genug Strom fließt für Deine Anwendung (CTR Wert im DaBla)
>
> Also bei ON Resistance schauen,
> musst Du dann von 5mA (dortiger Wert) extrapolieren .-)
Das ist witzigerweise (jetzt wo ich darüber nachdenke) nebensächlich,
da quasi kein Strom fliesst, da nur ein NF-Mute dabei herauskommt.
Vulgo: Ich schliesse einen NF-Eingang kurz, indem der Opto (sek Seite) 
das NF-Signal mit etwas in der Gegend 10  Ohm kurzschliesst :-)
>
>> Also wäre der berechnete Wert mit Sicherheitsfaktor jetzt:
>> Rv  = (36 V - 1,25V) *2 / 2mA = 34,75V / 2 mA  =~ 34 kOhm
>
> nicht *2, sondern durch 2.
Der Sicherheitsfaktor wird doch oben im Nenner multipliziert !?
> also ca. 8,6 k Ohm

Grüßle & Danke
Harry

von Falk B. (falk)


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Harry R. schrieb:
> RA = Vcc * SF/(I * CTR)

Das ist die Formel für den Arbeitswiderstand am AUSGANG, des 
Optokopplers!
Du willst aber den Vorwiderstand am EINGANG berechnen!

> CTR ist der Stromübertragungsfaktor, dazu habe ich im Datenblatt nichts
> gefunden.

Den gibt es bei den Photomos auch nicht nur bei normalen Optokopplern 
mit einem Transistor- oder Diodenausgang.

> Also wäre der berechnete Wert mit Sicherheitsfaktor jetzt:
>
> Rv  = (36 V - 1,25V) *2 / 2mA = 34,75V / 2 mA  =~ 34 kOhm

Nö, eher so
1
R = (VCC-Vf) / ( SF * I) = (36-1,25)V / (2 * 2mA) = 34,75V / 4mA = 8,7kOhm

Praktisch wird man 8,2k nehmen.

von Andrew T. (marsufant)


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Harry R. schrieb:
> RA = Vcc * SF/(I * CTR)  <<== beachte Klammern
...
>
> Rv  = (36 V - 1,25V) *2 / 2mA = 34,75V / 2 mA  <<== beachte das Du hier die 
Klammern inkorrekt übernommen hast.

von Andrew T. (marsufant)


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Harry R. schrieb:
> Das ist witzigerweise (jetzt wo ich darüber nachdenke) nebensächlich,
> da quasi kein Strom fliesst, da nur ein NF-Mute dabei herauskommt.
> Vulgo: Ich schliesse einen NF-Eingang kurz, indem der Opto (sek Seite)
> das NF-Signal mit etwas in der Gegend 10  Ohm kurzschliesst :-)

Beachte: Je ÖHER der Strom durhc die LED,
desto niedriger der Widerstand auf der Photomos seite.


Du möchtest eine niedrigen Widerstand. wegen:
> Vulgo: Ich schliesse einen NF-Eingang kurz, indem der Opto (sek Seite)
> das NF-Signal mit etwas in der Gegend 10  Ohm kurzschliesst :-)


Nun klar warum I_led genügend hoch sein muss....

von Peter D. (peda)


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AQY21 gibt es nicht, nenn mal die vollständige Bezeichnung.
Z.B. im AQY212 Datenblatt werden 5mA LED-Strom für die Messungen 
angegeben.
Garantiert wird On ab 3mA.

von Peter D. (peda)


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Andrew T. schrieb:
> Beachte: Je ÖHER der Strom durhc die LED,
> desto niedriger der Widerstand auf der Photomos seite.

Nö, der schaltet ab einem Schwellwert. Er hat also kein CTR, wie ein 
analoger Koppler.

von Gerald K. (geku)


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Ich würde 3 bis 5mA als minimalen Eingangsstrom wählen.

Die Diodenspannung kann bei 35V Eingangsspannung für die Berechnung 
vernachlässigt werden.

Achtung: Die Photodiode verträgt inder Sperrrichtung maximal 5V. Daher 
ist eine Diode in der Gegenrichtung erforderlich.

Besser wäre ein Brückengleichrichter, dann würde keine Lücke für die 
Dauer einer Halbwelle entstehen.

: Bearbeitet durch User
von Harry R. (harryr)


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Peter D. schrieb:
> AQY21 gibt es nicht, nenn mal die vollständige Bezeichnung.
> Z.B. im AQY212 Datenblatt werden 5mA LED-Strom für die Messungen
> angegeben.
> Garantiert wird On ab 3mA.

https://datasheet.octopart.com/AQY210EH-Panasonic-datasheet-9920052.pdf

von Harry R. (harryr)


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Gerald K. schrieb:
> Ich würde 3 bis 5mA als minimalen Eingangsstrom wählen.
>
> Die Diodenspannung kann bei 35V Eingangsspannung für die Berechnung
> vernachlässigt werden.
>
> Achtung: Die Photodiode verträgt inder Sperrrichtung maximal 5V. Daher
> ist eine Diode in der Gegenrichtung erforderlich.
>
> Besser wäre ein Brückengleichrichter, dann würde keine Lücke für die
> Dauer einer Halbwelle entstehen.
>
>

Um sicher zu sein, sozusagen antiparallel ?

von Falk B. (falk)


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Harry R. schrieb:
>> Achtung: Die Photodiode verträgt inder Sperrrichtung maximal 5V. Daher
>> ist eine Diode in der Gegenrichtung erforderlich.
>>
>> Besser wäre ein Brückengleichrichter, dann würde keine Lücke für die
>> Dauer einer Halbwelle entstehen.

> Um sicher zu sein, sozusagen antiparallel ?

Ja

von Harry R. (harryr)


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Harry R. schrieb:
> Gerald K. schrieb:
>> Ich würde 3 bis 5mA als minimalen Eingangsstrom wählen.
>>
>> Die Diodenspannung kann bei 35V Eingangsspannung für die Berechnung
>> vernachlässigt werden.
>>
>> Achtung: Die Photodiode verträgt inder Sperrrichtung maximal 5V. Daher
>> ist eine Diode in der Gegenrichtung erforderlich.
>>
>> Besser wäre ein Brückengleichrichter, dann würde keine Lücke für die
>> Dauer einer Halbwelle entstehen.
>>
>>
>
> Um sicher zu sein, sozusagen antiparallel ?

Nochmal zur Sperrichtung, die Diode verstehe ich.
Aber der Brückengleichrichter (ist ja ein 4Pol) gibt mir Rätsel auf,
kannst du das bitte mal näher erläutern ?

Grüßle

von Joachim B. (jar)


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Gerald K. schrieb:
> Achtung: Die Photodiode verträgt inder Sperrrichtung maximal 5V. Daher
> ist eine Diode in der Gegenrichtung erforderlich.

wozu bei

Harry R. schrieb:
> 36V DC

wenn er nicht falsch baut?

klar kann man mit Bauteilen rumaasen, aber tut das not?

von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

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Harry R. schrieb:
>> Um sicher zu sein, sozusagen antiparallel ?
>
> Nochmal zur Sperrichtung, die Diode verstehe ich.
> Aber der Brückengleichrichter (ist ja ein 4Pol) gibt mir Rätsel auf,
> kannst du das bitte mal näher erläutern ?

Wenn du sicher bist, daß du eine Eingangsspannung nie verpolst, brauchst 
du die nicht. Wenn doch, siehe Anhang.

von Carypt C. (carypt)


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das datenblatt gibt also 50mA als maximalen led-strom an. aus geht die 
led bei möglicherweise schon bei 1,1mA, sicher erst bei 0,4mA. bei 1,2mA 
könnte sie schon an sein, sicher an ist sie ab 3mA. typisch wären eher 
5mA.
also ((35V-1,5V)*2)/5mA= 67V/0,005A= 13400 Ohm für den 
led-vorwiderstand.
im optokoppler (mit sf) 3v*5mA= 0,015Watt , erlaubt wären 0,075Watt.

jetzt habe ich das mit dem on/off-strom auch verstanden. danke

von Gerald K. (geku)


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Harry R. schrieb:
> Nochmal zur Sperrichtung, die Diode verstehe ich.
> Aber der Brückengleichrichter (ist ja ein 4Pol) gibt mir Rätsel auf,
> kannst du das bitte mal näher erläutern ?

Man kann die Photodiode an den +/- Anschluß (Anode an +, Kathode an -) 
der Brücke schalten. Die Photodiode ist doch potentialfrei.

Die Eingangsspannung des Brückengleichrichters legt man an ~/~.
Dann ist es egal welche Polarität und man kann sogar Wechselspannung 
anschließen.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Gerald K. schrieb:
> Harry R. schrieb:
>> Nochmal zur Sperrichtung, die Diode verstehe ich.
>> Aber der Brückengleichrichter (ist ja ein 4Pol) gibt mir Rätsel auf,
>> kannst du das bitte mal näher erläutern ?
> Man kann die Photodiode an den +/- Anschluß (Anode an +, Kathode an -)
> der Brücke schalten. Die Photodiode ist doch potentialfrei.

Wieviel Geschiss kann man machen, eine simple LED anzusteuern?

Für 36V-Gleichspannung 8k2 davor und glücklich sein. Ich würde das nicht 
unnötig auf Kante nähen, 4..5 mA Diodenstrom machen keinerlei Probleme.

Antiparalleldiode oder Gleichrichterbrücke ist nur an Wechselspannung 
notwendig. Für seine Audio-Anwendung darf es keine Wechselspannung sein!

Harry R. schrieb:
> die Diode verstehe ich

Nehme Dir eine beliebige LED und schalte sie mit 8K2 oder 6k8 dort an. 
Wenn die sauber und stabil leuchtet, wird auch Dein PhotoMOS 
funktionieren.

Wieder die Spülmittelwerbung abgewandelt: "Während xxx noch im Internet 
spielt, hat yyy seine Schaltung schon lange fertig"

von Harry R. (harryr)


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Manfred P. schrieb:
> Gerald K. schrieb:
>> Harry R. schrieb:
>>> Nochmal zur Sperrichtung, die Diode verstehe ich.
>>> Aber der Brückengleichrichter (ist ja ein 4Pol) gibt mir Rätsel auf,
>>> kannst du das bitte mal näher erläutern ?
>> Man kann die Photodiode an den +/- Anschluß (Anode an +, Kathode an -)
>> der Brücke schalten. Die Photodiode ist doch potentialfrei.
>
> Wieviel Geschiss kann man machen, eine simple LED anzusteuern?
>
> Für 36V-Gleichspannung 8k2 davor und glücklich sein. Ich würde das nicht
> unnötig auf Kante nähen, 4..5 mA Diodenstrom machen keinerlei Probleme.
>
> Antiparalleldiode oder Gleichrichterbrücke ist nur an Wechselspannung
> notwendig. Für seine Audio-Anwendung darf es keine Wechselspannung sein!
>
> Harry R. schrieb:
>> die Diode verstehe ich
>
> Nehme Dir eine beliebige LED und schalte sie mit 8K2 oder 6k8 dort an.
> Wenn die sauber und stabil leuchtet, wird auch Dein PhotoMOS
> funktionieren.
>
> Wieder die Spülmittelwerbung abgewandelt: "Während xxx noch im Internet
> spielt, hat yyy seine Schaltung schon lange fertig"
Nicht aufregen, wir Amateure wollen halt manchmal Dinge wissen, die den 
Profis (oder denen die sich dafür halten) trivial vorkommen.

Wer weiß, vielleicht treffen wir uns in einem anderen Forum wieder,
wo ich Profi bin und ich finde deine Frage trivial, ich werde mir 
trotzdem Mühe geben.

Abgesehen davon, durch solch einen Thread lernt man immer dazu :-)

VG

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