Wozu dient der R41-Widerstand (Basis-Emitter) in der Transistorrelaisschaltung?

Es verhindert, dass Leckage durch den Optoisolator den Transistor teilweise einschaltet.

Finden Sie die maximale Leckage des Optos (normalerweise tritt sie bei der maximal erwarteten Sperrschichttemperatur auf) und berechnen Sie, dass der Widerstand nicht mehr als etwa 0,4 V abfällt. Gehen Sie dann zurück und stellen Sie sicher, dass es nicht zu viel Basisstrom unter dem ungünstigsten (niedrigen) CTE usw. in Beschlag nimmt.

Dieses spezielle Opto hat eine typische Leckage von 1 uA bei Tj = 100 ° C, daher sollten Sie im schlimmsten Fall 3-10 uA berücksichtigen.

Ich kann die Werte dort nicht sehr gut ablesen, aber typischerweise funktionieren R3 und R41 ungefähr mit dem gleichen Wert, und wenn das tatsächlich 115K sind, sieht es viel zu hoch aus, um ein Relais zuverlässig anzusteuern, insbesondere angesichts der relativ schlechten garantierten Verstärkung des MMBT2222 .

Der Kollektor-Emitter-Dunkelstrom für das EL3H7-Opto wird mit maximal 100 nA angegeben, und dies reicht nicht aus, um den BJT zu aktivieren und das Relais einzuschalten, aber Sie können niemals ausschließen, dass Leckströme über das Opto von der angesteuerten Seite kleine Auswirkungen haben Daher ist es wahrscheinlich eine gute Idee, diesen Widerstand nur als schwachen Pulldown zu verwenden.

Als schwacher Pulldown schadet also ein Wert von 10 kOhm bis 100 kOhm nicht allzu sehr und erspart vielleicht ein bisschen Kopfkratzen, wenn das Relais fälschlicherweise auslöst, wenn der Widerstand nicht da ist.

Es verbessert den Rauschabstand von Q1. Es gibt einige Relaismodule ohne diesen Widerstand und viele Beschwerden über zufällige Fehlauslösungen wie hier .

Sein Wert ist nicht kritisch, niedrig genug, um einen besseren Rauschabstand zu haben, aber hoch genug, um Q1 einen guten Basisstrom zu lassen.

Der Basisstrom kann als Differenz zwischen dem Strom durch R3 und dem Strom durch R41 unter Berücksichtigung von Q1 Vbe ~ = 0,8 V angenähert werden

Ir3 ~= Vcc/R3 = 24 V/115 kOhm = 0,2 mA

Um den minimal erforderlichen Basisstrom abzuschätzen, verwenden wir den Spulen-/Kollektorstrom, der weniger als 17 mA für ein G5LE-Relais beträgt, und einen Q1-Verstärkungsfaktor, der 50 im schlimmsten Fall für MMBT2222 ist, sodass der minimale Basisstrom 17 mA/50 = 0,34 mA betragen sollte

Jetzt sehen wir, dass wer auch immer dies entworfen hat, eine Q1-Verstärkung von 17 mA / 0,2 mA = 85 genommen hat, was nicht sicher ist.

Nehmen wir nur zur Veranschaulichung eine minimale Q1-Stromverstärkung von 150. Das führt zu einem Q1-Basisstrom von mindestens 17 mA/150 = 0,11 mA. Die Differenz von 0,089 mA bis 0,2 mA kann durch R41 gehen.

Bei 0,8 V Vbe ist das Ergebnis R41 >= 0,8 V/0,089 mA = 8,9 kOhm

Aktualisieren, um ein Beispiel mit einem Maximalwert von R41 zu zeigen.

Wenn am Optoausgang Iopto ein Leckstrom vorhanden ist, führt dies zu einem Dauerstrom durch Q1, der Q1 beschädigen oder den EIN-Zustand des Relais aufrechterhalten kann, das viel weniger Strom als den Nennstrom erfordert.

Im ungünstigsten Fall ist Q1 I Kollektor Iopto * maximaler Verstärkungsfaktor von Q1

Bei 100 nA Leckstrom und max. Beta = 300 Ic sind es 30 uA

Für dieses Relais ist der "muss freigeben"-Strom mit 10 %, 1,7 mA, viel höher als die 30 uA oben angegeben.

Die Verlustleistung an Q1 aufgrund des Leckstroms beträgt 30 uA * 24 V = 0,72 mW, auch in Q1-Parametern.

Um sicherzustellen, dass Q1 geschlossen ist, benötigen wir eine Spannung von weniger als 0,5 V an der Basis. Bei einem Strom von 100 nA führt das zu 0,5 V/100 nA = 5 GOhm Maximalwert.

Offensichtlich werden wir hier für R41 nicht so hoch gehen, es war nur ein theoretisches Beispiel.