Optokoppler-Eingangsschutz

Ich muss einige isolierte Eingänge bereitstellen, die 12-24 V akzeptieren. Es sollte ein gewisser Schutz gegen Verpolung, vorübergehende Überspannung und bis zu einem gewissen Grad dauerhafte Überspannung (bis zu 40 V) vorhanden sein.

Bisher bin ich auf folgende Schaltung gekommen:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  • R15+R21 begrenzen den Vorwärtsstrom auf ~14 mA bei 12 V und 30 mA bei 24 V
  • D1 TVS-Diode (Durchschlag ~@13V) schützt vor Transienten und Spannungen über ~26V
  • D1 schützt vor Verpolung
  • R15 begrenzt den Strom bei umgekehrter Polarisierung oder wenn D1 klemmt

Dieses Design scheint verdächtig einfach. Übersehe ich etwas oder sollte es wie gewünscht funktionieren?

BEARBEITEN:
R21 sollte einen zusätzlichen transienten Überspannungsschutz (ESD) bieten, da die TVS-Diode nicht sofort klemmt. Dies war auch der Grund für die Wahl einer TVS-Diode statt einer normalen. Ist das übertrieben?

Wie bereits erwähnt, war If etwas hoch. Ich werde eher 580 Ohm für R15 und R21 in Betracht ziehen, um den Strom auf 10-20 mA zu begrenzen.

LTV357T

Das Datenblatt besagt, dass die Bewertungen im Vergleich zu dem, was Sie füttern, geringer sind mouser.com/catalog/specsheets/LTV-357T%20Series-1308.pdf
@AKR: Es heißt nur "CTR: MIN. 50% bei IF = 5mA", aber vielleicht übersehe ich etwas? Soweit ich den Diagrammen und anderen Tabellen entnehmen kann, ist es vollkommen in Ordnung, wenn IF etwa 10-30 mA beträgt.
Ich versuche auf die Vf hinzuweisen, die maximal 1,4 V beträgt und Sie 12 bis 24 V einspeisen.
@AKR: Deshalb gibt es Widerstände in Reihe, die den Strom begrenzen und den Rest der Spannung absenken.
Ich weiß, dass dieser Thread mehrere Jahre zurückliegt, aber wenn das OP (Originalposter) oder andere Mitwirkende lesen, nur ein Wort des Dankes für die Schaltung und die anschließende Diskussion. Es war eine große Hilfe in einem Ras-Pi-basierten Gate-Controller-Programm, an dem ich gearbeitet habe. Das größte Problem, das ich habe, sind sehr laute Endschaltereingänge, und ich hoffe, dass das Obige das lösen wird

Antworten (2)

Die Schaltung ist gut zum Schutz der Diode. Ich kenne keinen besseren.

Sie müssen sich keine Gedanken über den Schutz der Diode vor Transienten machen. Wenn für eine Mikrosekunde ein großer Strom (< 1A) durch die Diode fließt, schadet dies der Diode nicht. Sie können mit einer normalen Zenerdiode anstelle eines Fernsehgeräts davonkommen.

Sie können eine niedrigere Zenerspannung (TVS) verwenden, z. B. 5 V. Dies führt zu einer geringeren Schwankung des Diodenstroms zwischen 12 V und 24 V Eingangsspannung.

Optoisolatoren neigen dazu, schlecht zu altern, und die CTR nimmt mit der Zeit ab (oder zumindest früher, vielleicht wurde das verbessert). Daher ist es eine gute Idee, die Diode mit mehr als dem Mindeststrom anzusteuern, um sicherzustellen, dass der Eingangsantrieb im Laufe der Zeit den Ausgang weiterhin ansteuert. 10 mA ist wahrscheinlich eine gute Zahl für eine Opto-LED, die auf mindestens 5 mA spezifiziert ist.

Ihre Widerstände sind viel kleiner als sie sein müssen.

Mit zwei 390-Ω-Widerständen erhalten Sie ~ 15 mA bei 12 VIn. Das Opto, das Sie haben, ist sowohl mit 5 mA vF als auch mit 20 mA vF gekennzeichnet. Wenn Sie keine schnelle Reaktion benötigen, sollte das Betreiben der LED im Opto mit 5 mA nichts schaden.

Es lohnt sich wahrscheinlich sicherzustellen, dass Sie das Opto in einen Schmitt-Trigger-Eingang einspeisen, wenn es in eine Logik geht, die langsame Übergänge nicht verarbeiten kann.

Es gibt auch keinen Grund, sich mit den beiden Widerständen herumzuärgern. Legen Sie einfach die Diode direkt über den Optokoppler. Dies reduziert die Verlustleistung, falls jemand die Stromversorgung rückwärts anschließt.

Danke für die Antwort. Sind Sie sicher, dass Sie das richtige Datenblatt (LITEON LTV-357T) haben? Minenraten If=20mA als nominal und 50mA als absolutes Maximum. Die Idee mit dem zweiten Widerstand war, einen Kurzschluss zu verhindern und den Strom durch die Diode zu begrenzen.
Die Idee war, dass Sie nur R15 haben. Es ist R21, das unnötig ist. Außerdem bedeutet der Nennwert nicht, dass er nicht bei einem niedrigeren vF arbeiten kann, es bedeutet nur, dass dies der Punkt ist, an dem sie ihn charakterisiert haben.
Oh, außerdem sollte die Diode wahrscheinlich eine normale Diode sein, kein Zener. Ich dachte eigentlich, es wäre ein Schottky, aber ich bin mir nicht sicher, wie Ihr Schottky-Dioden-Primitiv aussieht. Zener sollten keine rechtwinkligen Linien wie diese haben, das richtige Zener-Symbol hat einen Winkel von ~45°.
R21 sollte einen zusätzlichen transienten Überspannungsschutz (ESD) bieten, da die TVS-Diode nicht sofort klemmt. Dies war auch der Grund für die Wahl einer TVS-Diode statt einer normalen. Ist das übertrieben?
In Bezug auf den Durchlassstrom dachte ich, es wäre am besten, die LED in dem Bereich zu betreiben, in dem die CTR am besten ist.
5 mA LED-Strom erzeugen auf der Ausgangsseite im schlimmsten Fall 2,5 mA (mindestens 50 % CTR für diesen Teil), was in der Praxis ziemlich zweifelhaft ist. Keine gute Empfehlung.
@AnindoGhosh - Der Pull-up am Transistorkollektor beträgt 20K. Selbst wenn der CE-Strom nur 1 mA betragen würde, wäre er immer noch in der Lage, den Ausgang um 20 V herunterzuziehen. Wie gesagt, Ihre Edge-Raten werden ziemlich langsam sein, aber es sollte immer noch gut schalten.
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