So berechnen Sie den Widerstandswert für Optokoppler - 230 V [Duplikat]

Der Optokoppler hat eine Vorwärtsübertragungscharakteristik, die angibt, wie viel Fototransistorstrom aus so viel LED-Strom resultiert, dh Ic/If. Mit Ihrem Gerät bei If = 1 mA beträgt der für Ihre Gerätepalette angegebene Mindestwert 13%, also arbeiten wir damit.

Ihre Ic-Last wie gezeigt beträgt ca. 10 uA. Ich stelle mir vor, Sie treiben eine weitere Last an, wahrscheinlich ein Logikgatter, also lassen Sie uns Ic = 50 uA zulassen. Sie können den Optokopplerausgang mit einem Transistor puffern, wenn Sie mehr Ausgangsstrom benötigen. Das macht If mindestens (100/13) x 50 uA oder 384,6 uA, also arbeiten wir mit einem If von 400 uA.

Sie sagen nicht, was Ihre Anwendung ist oder welche Art von Wellenform Sie vom Optokoppler erwarten. Ich muss eine Vermutung über Ihre Schaltung anstellen, damit ich mit der Arithmetik fortfahren kann: Der Ausgang muss logisch niedrig pulsieren, während das Netz vorhanden ist, er muss nicht kontinuierlich sein. Ihre Schaltung tut dies derzeit und verliert die Leistung bei niedrigeren Spannungen nahe dem Nulldurchgang.

Daher muss der Vorwiderstandswert hoch genug sein, um keine übermäßige Durchschnittsleistung zu verbrauchen, während er niedrig genug sein muss, um während des unteren Teils des Netzzyklus genügend If durchzulassen. Beginnen wir mit letzterem.

Das UK-Netz beträgt 230 Vrms +10 %/-6 %, sodass die Spitzenspannung der Wellenform (230 x 1,1) x sqrt(2) oder 358 V beträgt.

Der Widerstand zum Durchlassen von 400 uA bei einem momentanen Netzspannungspegel Vm bis hinunter zu beispielsweise 20 V und mit dem max. Vf von 1,65 V ist:

(20 - 1,65) / 0,0004 = 45,875 = 44 K

Von Prms = Vrms^2/R ist die durchschnittliche Verlustleistung im gleichen Widerstand von 230 Vrms +10 %:

(230 x 1,1)^2 / 44.000 = 1,45 W

Dies ist für die ausgeführte Funktion unannehmbar hoch, also lassen wir den Optokoppler von Vm auf 80 V herunterarbeiten und versuchen es erneut:

(80 - 1,65) / 0,0004 = 195,875 = 200 K

(230 x 1,1)^2/200.000 = 320 mW

Das ist viel schmackhafter. Nun zur Umsetzung selbst...

Der Schaltkreis muss über einen SPOF-Schutz (Single Point Of Failure) verfügen, um sicher vom Netz aus zu funktionieren. Das bedeutet, dass die Auswirkung eines Ausfalls einer einzelnen Komponente in Ihrem netzbetriebenen Stromkreis für jede Komponente berücksichtigt werden muss. „Ausfall“ bedeutet bei SPOF, dass die Komponente bei Kurzschluss oder Leerlauf ausfällt. Im wirklichen Leben versagen nicht alle Komponenten auf diese Weise, aber so wird es in SPOF betrachtet.

Betrachtet man hier SPOF, könnte ein einzelner Vorwiderstand kurzschließen und den Optokoppler zerstören, sodass stattdessen zwei Vorwiderstände für den SPOF-Schutz verwendet werden. Wenn einer kurzgeschlossen ausfällt, muss der andere noch funktionieren, da wir einen Single Point of Failure in Betracht ziehen. Jeder Widerstand muss mit der vollen Leistung bemessen werden, die er dann abführen müsste:

(230 x 1,1)^2/100.000 = 640 mW

Für einen zuverlässigen Schaltungsbetrieb über eine lange Lebensdauer reduzieren wir die Leistung und verwenden einen 1-W-Teil. Dies ermöglicht einen Spielraum von etwa 50 % gegenüber dem, was es jemals ableiten könnte, gegenüber dem, was es bei kontinuierlicher Ableitung bewältigen kann.

So kommen wir endlich zu einer Schaltung:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Bei angelegtem Netz wird Vout niedrig, wenn die Netzspannung Vm über +Vmol oder unter -Vmol liegt.

Vm für Ausgang niedrig (Vmol) liegt irgendwo zwischen einem maximalen Bereich von 1,65 V und 80 V, abhängig von dem speziellen Optokoppler und der Last. Aber dies ist nur ein maximaler Bereich und der wirkliche Übergangsbereich wird viel schmaler sein. Als fundierte, aber vollständige Vermutung wird es zwischen 30 V und 50 V liegen.

Wenn die Anstiegsgeschwindigkeit von Vout in der Praxis zu langsam ist, um von seiner Ladeschaltung verwendet zu werden, führen Sie es zuerst durch einen Schmitt-Trigger, z. B. einen Operationsverstärker oder einen (oder zwei, für nicht invertierte) 74xx14-Schmitt-Inverter. Wenn Sie einen kontinuierlichen Pegel auf Vout benötigen, verwenden Sie Vout, um einen nachtriggerbaren Monoflop mit einer Mindestperiode von 10 ms auszulösen, und nehmen Sie den monostabilen Ausgang als Ihr Signal.