Warum funktioniert diese Optokopplerschaltung, ohne zerstört zu werden?

Diese Schaltung wird zur Netzerkennung verwendet. Der Eingang wird direkt vom 220-V-50-Hz-Netz gespeist und der Ausgang geht an Arduino, das mit 3,3 V betrieben wird. Theoretisch sollte die Optokoppler-LED bei Verpolung von 220 VAC in der unten angegebenen Schaltung durchbrennen:

ac det

Hier ist das Spannungsdiagramm, das über der LED des Optokopplers erscheint:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es zeigt nur eine Spitzensperrspannung von 50 V anstelle der erwarteten 220 V (zumindest habe ich das erwartet). Allerdings sollten 50V allein in der Lage sein, die LED zu zerstören.

Ich habe diese Schaltung in einem Projekt verwendet und sie funktioniert seit etwa 6-7 Monaten einwandfrei. Warum funktioniert diese Schaltung?

Hier sind die absoluten Höchstwerte aus dem Datenblatt:AMR

Und das sind Eigenschaften für das Gerät:EOK

Ich vermute, dass der Rückstrom nicht hoch genug ist, um die LED zuverlässig zu zerstören. Aber es ist immer noch ein schlechtes Design.
Warum denkst du, dass? Der Rückwärtsdurchbruchstrom ist ebenso begrenzt wie der Durchlassstrom.
Wenn Sie "Arbeit" sagen; Haben Sie diese Schaltung (physisch) gebaut?
@Tyler - ja, das habe ich und ich benutze es seit 6-7 Monaten ununterbrochen.
Nun, laut dem Datenblatt, das ich mir angesehen habe, beträgt der maximale Rückstrom 10 uA, also ... ich weiß es nicht. Das sind 220 VAC, richtig? Vielleicht ist es kein PC817?
@ pjc50 - Der Durchlassstrom beträgt 220 V / 200 kOhm = 1,1 mA und laut Datenblatt beträgt die maximale Sperrspannung 6 V, der maximale Sperrstrom 10 uA. Bei umgekehrter Polarität bei 220 V bin ich mir also sicher, dass die Sperrspannung viel höher als die angegebenen 6 V sein wird.
@Tyler - Ich verwende auf jeden Fall PC817. Von SCHARF. Selbst wenn es eine geringfügige Abweichung gibt, haben wir eine Spannung, die hoch genug ist, um alle ähnlichen Optokoppler zu beschädigen, denke ich.
Gibt es mehr an der Schaltung auf der Eingangsseite, woher kommen die 220V?
@Tyler - 220-V-50-Hz-Versorgung direkt vom Netz. Es ist im Grunde eine Netzerkennungsschaltung. Der Ausgang geht an Arduino mit 3,3 V.
@pjc-Grenzwerte in einem Datenblatt sind die Grenzwerte nach oben, für die der Hersteller ein bestimmtes Verhalten garantiert. Jenseits der Grenzen wird nichts garantiert, und dazu gehört auch die Möglichkeit des normalen Betriebs.

Antworten (3)

Möglicherweise haben Sie den Rückstrom missverstanden, siehe http://www.renesas.eu/products/opto/technology/standard_p/index.jsp

Die LED ist eine Diode, also soll sie nicht in Sperrrichtung leiten. Wenn Sie jedoch immer noch eine genügend hohe Sperrspannung an seine Pins zwingen, fließt dieser sehr kleine Sperrstrom.

Bereich (mit geeignetem Trenntransformator) die Spannung an der LED. LEDs haben - wie jede andere Diode - eine Rückwärtsdurchbruchspannung. Dies ist die Vr im Datenblatt. Beim umgekehrten Durchbruch können Sie sich die LED als Zener vorstellen, dh sobald mehr als 4 V in umgekehrter Richtung angelegt werden, fließt Strom.

Siehe dieses Bild: http://reviseomatic.org/help/e-diodes/Led-graph.gif Sie können mehr unter Wiki lesen: https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit

Wenn Sie die LED rückwärts ansteuern, lässt die Leistung des Optokopplers mit der Zeit nach, siehe http://www.renesas.eu/products/opto/technology/standard_p/index.jsp Vr.

Daher ist es eine gute Idee, eine Standarddiode entweder in Reihe (damit kein Rückstrom fließen kann) oder in umgekehrter Richtung zur LED des Optokopplers hinzuzufügen (damit sie die Sperrspannung überbrückt).

Da es sich um eine Nulldurchgangsschaltung handelt, können Sie außerdem die Verwendung einer Gleichrichterbrücke in Betracht ziehen und dann die LED mit dem Ausgang des Gleichrichters verbinden. Dies führt zu sehr sauberen Nulldurchgangsspitzen in beiden Halbwellen.

Es gibt einen Parameter namens Integrationszeit.

Die in technischen Datenblättern angegebenen absoluten Höchstwerte können mit gewissen Einschränkungen kurzzeitig überschritten werden. Maßgebend ist der Mittelwert von Strom oder Spannung über ein vorgegebenes Zeitintervall, die Integrationszeit genannt. Diese Mittelwerte über das Zeitintervall Ti sollten die absoluten Höchstwerte nicht überschreiten.

Dies könnte ein Hinweis sein, ob wir auch den dynamischen Sperrwiderstand und die Sperrschichtkapazität einbeziehen können.

Aber für einen Diodendurchbruch (der kein thermischer Prozess ist) sollte die Integrationszeit zum Erzeugen von Schäden ziemlich kurz sein. Ein Halbzyklus des Netzes beträgt 10 ms, während der die Diode größtenteils außerhalb der Spezifikation getrieben wird.

Was passiert, ist, dass, wenn die LED in Sperrrichtung vorgespannt ist, "genug" Rückwärtsstrom (etwa 1 mA) vorhanden ist, um den größten Teil der Spannung (200 V) über den 200-k-Widerstand abfallen zu lassen. Dies lässt etwa 20 V (50 V pp) über der LED. Auch wenn die maximal zulässige Sperrspannung (die die LED nicht beschädigt ) 6 V beträgt, muss sie in Wirklichkeit höher sein , um den niedrigeren Wert zu garantieren .
Auch wenn Ihre spezielle LED „funktioniert“, werden Sie oder Ihr Unternehmen Klagen ausgesetzt sein.
Wenn die LED ausfällt, wird sie in dem Modus ausfallen, der besagt, dass "es keine Netzspannung gibt", aber das stimmt nicht. Wenn Sie dann Ihre Haftung auf den LED-Hersteller übertragen wollen, wird es nicht funktionieren, weil Sie es außerhalb seiner Höchstgrenzen betrieben haben .

Warum funktioniert diese Optokopplerschaltung, ohne zerstört zu werden?
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