Worst-Case-Rechnung Optokoppler

Da ist auch Link aufs Datenblatt.

Wieviel Eingangsstrom ?

1mA ins LED will normaler Optokoppler schon. Unter der Annahme daß Schaltzeit unkritisch ist einfach den Arbeitswiderstand erhöhen: 100k.

Man beachte daß CTR über Lebensdauer sinkt:

Ist aber bei modernen Optokopplern mit niedrigem Strom im LED wohl nichtmehr so problematisch.

MfG JRD

Rafael Deliano schrieb:

Aber mich interessiert ja erst mal der seriöse Rechenweg, und dann kann man darüber nochmal reden :-) Die Aussage betraf ja nur die Lösung: gib halt Stoff..

Das habe ich Angst wegen der Störempfindlichkeit - auf den Gerät ist auch ein 230V-Leistungsteil (Solit State Relais, Hall-Wandler zur Strommessung...).

Für die Angabe 80 - 300% haben sie halt den besten Punkt bei 5V/5mA ausgesucht :-(

Am 30.11.2010 11:40, schrieb Dietrich Lotze:

Wenn sich große Stückzahlen ankündigen, kann man beim Hersteller Druck machen, damit der das Teil besser spezifiziert. Man kann auch einfach mal nachfragen, ob es bessere Specs gibt.

Ein großer Kunde von uns (Weltkonzern) hat für sehr viele Bauteile weitaus genauere Specs zur Verfügung als in den öffentlichen Datenblättern stehen.

Kommt man so nicht weiter, dann nimmt man einen anderen besser spezifizierten Typ oder macht Annahmen mit ausreichenden Reserven.

Ich habe schon mit allen drei Varianten gearbeitet.

Michael

...

Der brute-force Ansatz wäre, Sättigung bei 5-10-facher Übersteuerung anzusetzen. Also bei gegebenem If ergibt sich bei CTR_min (berück- sichtigt Exemplarstreuungen, Alterung, Temperatur) ein gewisser Ic. Wenn der Kollektorwiderstand auf 1/5 bis 1/10 davon begrenzt, kommt der Transistor in den Sättigungbereich.

O.g. Werte von If=10mA, Ic=1mA bei angenommenem CTR=100% würden genau

10-facher Übersteuerung entsprechen. Die Ucesat=0.3V ist kaum von der Temperatur abhängig, im Zweifelsfall muß man dem Hersteller eine Aussage dazu aus den Rippen leiern. Aber die 0.3V sind ja weit genug von den verlangten 0.6V entfernt.

XL

Michael Rübig schrieb:

Die Stückzahl ist leiden nicht so groß.

Gute Idee, Danke!

Ich habe ja schon eifrig gesucht. Aber das Layout ist fertig, d.h. es muss gleiche Bauform + Pinbelegung sein. Dann muss das Teil auch noch lieferbar sein. Es gibt etliche Typen mit selektierten CTR, aber z.Zt. und auch in absehbarer Zeit nicht lieferbar (DigiKey, RS, Farnell, Arrow...). Es war ja schon ein andere Typ vorgesehen (Toshiba TLP281-4(GB)), aber: Lieferzeit 30 Wochen mit Allocation... :-((

Gruß

--
Dietrich Lotze
d.lotze@NOSPAM.online.de 

Ohne Eingangsstrom kann man nicht rechnen. Dann würde ich als nullte Näherung schlicht CTR a la Stromverstärkung wie bei Bipolartransistor annehmen und das wärs für mich. Handrechnung ist so angelegt als ob das Verhalten in dem Bereich linear ist. Sättigung ist aber nicht gerade linear. Wer Details will müsste also auf LTSpice ausweichen.

Das Problem ist technisch relativ unkritisch, d.h. geht problemlos auf 0,2V wenn Eingangsstrom und Arbeitswiderstand in sinnvollem Bereich. Solange man nicht untypische Anforderungen hat bezüglich Geschwindigkeit oder zu niedrigem Eingangsstrom.

Ich vermute selbst 1M Ohm wären noch gangbar. Man würde dann aber mal mit Heißluft ans Breadboard gehen um zu sehen ob Leckströme kommen. Wenn der Widerstand zu hochohmig ist, wird die Schaltflanke sehr mau. Wenn auf der Primärseite das Signal aber z.B. aus 220V Sinus gewonnen wird ist die Schaltflanke ohnehin mau. Dann ist relevant ob der Controller einen Schmitt Trigger Eingang hat.

MfG JRD

Am 30.11.2010 18:22, schrieb Dietrich Lotze:

Ich habe mir jetzt mal alles genauer angesehen und würde mal von der anderen Seite rangehen. Du schreibst Dir mal zusammen, was Du eigentlich genau willst und rechnest dann mit Deinen aus dem Datenblatt getroffenen Annahmen nach. Kommt dabei eine Reserve von Faktor 10 raus, gehts immer, kommt aber nur eine Reserve von Faktor 1,5 raus, muss man sich schon überlegen, ob man das machen will.

Konkret also: Wieviel Treiberstrom IF steht Dir zur Verfügung. Welchen Pullup am Ausgang kannst Du gerade noch akzeptieren? Wie schnell willst Du schalten können?

Annahmen: IF = 1mA Pullup 33k -> Ic=0,1mA CTR=10% Du bist nun ganz links im Diagramm von Fig.11 und hast mehr als Faktor 3 Reserve zu Deinen 0,6V. Faktor 3 geht die Sättigungsspannung sicher nicht über Temperatur und Bauteiltoleranzen. Jetzt noch mit dem max. Dunkelstrom rechnen, ob auch im ausgeschalteten Zustand genug Reserven sind.

Der hohe Übersteuerungsfaktor und der hochohmige Pullup machen das System beim Ausschalten langsam. Die Fig 12 und 13 sagen zum hier gewählten Arbeitspunkt gar nichts aus. Also würde ich einen Aufbau bezüglich Delay mal durchmessen. Das ganze bei Tieftemperatur, Raumtemperatur und Hochtemperatur. Wenn dann 10µs max. Delay rauskommt, Du aber mit 100µs noch leben kannst, würde ich das genau so dokumentieren und umsetzen. Faktor 10 streuen solche Bauteile sicher nicht, insbesondere nicht beim Timing.

Ich habe schon Wochen mit solchen Rechnungen und Annahmen verbracht. Ich kenne solche Fälle, kann manchmal ziemlich frustrierend sein.

Michael

Ich hoffe nur, dass du da nicht das Signal einer seriellen Schnittstelle drueberschicken willst. Falls doch wird das nicht trivial, die 100kHz im Datasheet sind unrealistisch wenn du die Phototransistoren uebersteuerst. Auch das Delay wird dann total unsymmetrisch sein. Mit der Standardbeschaltung (Pull-up) bekommst du da nichtmal 9600Bit/s drueber wuerde ich jetzt mal behaupten.

Micha

Rafael Deliano schrieb:

Warum nicht? Ich kann doch vom Ausgangsstrom auf den benötigten Eingangsstrom zurückrechnen.

Wie Du schon richtig sagst: nullte Näherung. Mit einer ganzen Menge Spekulation...

Das ist ja mein Hauptproblem :-(

Mal sehen, vielleicht gibt es von dem Teil ein ordenliches Model...

Eingänge sind spezifiziert mit

Michael Rübig schrieb:

Richtig.

Ja, das hört sich doch schon recht seriös an. Ich sollte vielleicht nicht so auf meinen 10k bestehen :-))

Das ist wohl kein Problem, da der µC-Eingangsstrom im Worst-Case schon größer ist (Der hohe Übersteuerungsfaktor und der hochohmige Pullup machen das

Geschwindigkeit ist überhaupt kein Problem. Da darf es sogar im ms-Bereich sein. Und die Ports haben auch alle Schmitt-Trigger Eingänge.

Du sagst es, und allein im stillen Kämmerchen dreht man sich dann irgendwann im Kreise. Das war ja auch der Grund für meine Fragen. Und die Kommentare, Vorschläge und Anregungen helfen und beruhigen dann doch sehr!!

Danke + Gruß

Michael Baeuerle schrieb:

Deine Hoffnung ist erfüllt! Es sind wirklich nur langsame Steuersignale :-))

Gruß

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Dietrich Lotze
d.lotze@NOSPAM.online.de