Isolationskoppler, flott und billig, bidirektional

Gast #5001769
Lesenswert?

Hallo,

ich möchte ein PWM (30 kHz) in die eine Richtung und ein Tachosignal in 
die andere Richtung galvanisch getrennt übertragen. Funktionsiso für 40 
Volt reicht aus, sonst keine Anforderungen.

Ich habe es mit einem Optokoppler versucht (ILD207 oder so), leider ist 
der doch recht langsam und überträgt die PWM sehr schlecht (CTR und so 
weiter habe ich berücksichtigt, habe ihm auch recht viel Strom am 
Eingang spendiert). Er schaltet recht schlecht aus und noch mehr Strom 
am Ausgang kann ich ihm nicht geben.

Jetzt suche ich was schnelleres, oder Tipps...

Ich habe mir einen ISO7721 ausgesucht. Gibt es sowas auch in günstig? 
Die Isolationswerte brauche ich ja nicht...

Danke!
#5001805
Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Du hast die freie Wahl
> 
https://www.digikey.de/products/de/isolators/optoisolators-transistor-photovoltaic-output/903

Die sind alle genauso langsam wie der ILD207.
Der einzige Vorteil von Fototransistor-Optokopplern ist der Preis.

Nicht-optische Isolatoren sind für viele Megabaud ausgelegt, und 
entsprechend teuer.

Nimm einen Digital-Optokoppler, z.B. H11L1 oder 6N137:
https://www.digikey.de/products/de/isolators/optoisolators-logic-output/902
Gast #5002685
Lesenswert?

Das Standardverfahren wären doch kapazitive oder induktive Koppler.

Ist das Tachosignal niederfrequent mit Grenzfrequenz Null (Stillstand) 
oder kannst du es als Frequenzsignal f(v) abgreifen?

Dann wäre beides mit cents zu realisieren.
#5003375
Lesenswert?

Pawel schrieb:
> Er schaltet recht schlecht aus und noch mehr Strom
> am Ausgang kann ich ihm nicht geben.

??? da hilft doch weniger Strom, je gesättigter der Optotrasi ist umso 
schwerer ist es die Ladungsträger wieder freizuräumen

und überhaupt:

Pawel schrieb:
> ich möchte ein PWM (30 kHz)

Bild Zeitdiagramm

was hat 30kHz, die PWM
was erwartest du für Anstiegszeiten 10-fach? 100-fach?
bis 4Mbit Koppler zu finden ist ja kein Problem nur muss die Anschaltung 
auch stimmen ;)
Gast #5003875
Lesenswert?

Joachim B. schrieb:
> ??? da hilft doch weniger Strom, je gesättigter der Optotrasi ist umso
> schwerer ist es die Ladungsträger wieder freizuräumen

Ich spreche von der Ausgangsseite (Pullup + Phototransistor).

Joachim B. schrieb:
> Bild Zeitdiagramm
>
> was hat 30kHz, die PWM
> was erwartest du für Anstiegszeiten 10-fach? 100-fach?
> bis 4Mbit Koppler zu finden ist ja kein Problem nur muss die Anschaltung
> auch stimmen ;)

Die PWM gebe ich vor. Rest weiß ich auch nicht. Ich möchte, dass das 
Signal am Eingang in etwa dem am Ausgang entspricht. Dies ist im Moment 
nicht der Fall, da der Phototransistor, viel zu langsam abschaltet, d.h. 
die Spannung am Collector steigt langsam. Ein kleinerer Pullup hilft, 
aber halt nicht genug.


Wie gehe ich denn mit Mbit und MBd um? Ist das pro Sekunde? Und was 
bedeutet ein Baud in diesem Fall? Was bedeutet das für meine Anstiegs- 
und Abfallzallzeiten?

Kann mir jemand erklären, ob mir ein Mbd reicht?
#5003891
Lesenswert?

Pawel schrieb:
>> was hat 30kHz, die PWM
>> was erwartest du für Anstiegszeiten 10-fach? 100-fach?
>> bis 4Mbit Koppler zu finden ist ja kein Problem nur muss die Anschaltung
>> auch stimmen ;)
>
> Die PWM gebe ich vor. Rest weiß ich auch nicht.

Ich glaube schon, Du verstehst aber die Frage und ihren Hintergrund noch 
nicht.

Für die Wahl des Optokopplers ist der kürzeste Impuls der übertragen 
werden muss interessant. Daraus ergeben sich dann die nötigen 
Anstiegszeiten.

Mit wieviel Bit erzeugst Du Deine PWM?

Um das mal zu verdeutlichen: hätte Deine PWM nur 2 Bit, hättest Du 4 
mögliche Zustände. Die gesamte Zykluszeit eines Pulses sind bei 30kHz 
33µS, ein Viertel davon ist wäre dann der kürzeste Impuls, etwas mehr 
als 8µS. Ein Bit mehr und der kürzeste Impuls halbiert sich.

Bei manchen Anwendungen verwendet man auch z.B. 12 Bit PWM, sorgt aber 
anderweitig dafür daß das Signal nie unter z.B. 5% fallen kann. Dann 
wären diese 5% der kürzeste Impuls.
Gast #5003920
Lesenswert?

Pawel schrieb:
> Hallo,
>
> ich möchte ein PWM (30 kHz) in die eine Richtung und ein Tachosignal in
> die andere Richtung galvanisch getrennt übertragen. Funktionsiso für 40
> Volt reicht aus, sonst keine Anforderungen.
>
> Ich habe es mit einem Optokoppler versucht (ILD207 oder so), leider ist
> der doch recht langsam und überträgt die PWM sehr schlecht (CTR und so
> weiter habe ich berücksichtigt, habe ihm auch recht viel Strom am
> Eingang spendiert). Er schaltet recht schlecht aus und noch mehr Strom
> am Ausgang kann ich ihm nicht geben.
>
> Jetzt suche ich was schnelleres, oder Tipps...
>
> Ich habe mir einen ISO7721 ausgesucht. Gibt es sowas auch in günstig?
> Die Isolationswerte brauche ich ja nicht...
>
> Danke!

Ich gehe mal davon aus das das ein Privatprojekt ist. Dann würde ich den 
MB111 von Pollin nehmen - bei 10Cent pro Stück kann man sich ja ruhig 
ein "Pfund" kaufen. Für ein privates Projekt spricht doch nichts dagegen 
Bauteile zu benutzen die nicht mehr hergestellt werden.
Habe selbst noch einige kommerzielle alte LP's in Betrieb wo die Dinger 
drauf sind. Die funktionieren astrein.
Die von Gerd ausgerechneten 8µs  macht der MB111 locker.
Gast #5003926
Lesenswert?

Joachim B. schrieb:
>> Ich spreche von der Ausgangsseite (Pullup + Phototransistor).
>
> ich auch, nur wenn du es nicht verstehst, wie soll man da helfen?

Ich habe es ein bissel weiter unten beschrieben. Deine Arroganz hilft 
nicht. Ich verstehe es wirklich nicht.

>>> Dies ist im Moment
nicht der Fall, da der Phototransistor, viel zu langsam abschaltet, d.h.
die Spannung am Collector steigt langsam. Ein kleinerer Pullup hilft,
aber halt nicht genug.

Einschalten tut der Transistor relativ schnell. Ausschalten nicht. Kann 
natürlich an zu viel Diodenstrom liegen (Eingang)... aber wenn der 
Transistor abschaltet, fließen über den Pullup Ladungsträge nach. Um so 
kleiner der Pullup, desto mehr Ladungsträger. Ich stelle mir das so vor, 
dass der abgeschaltete Transitor wie eine Kapaztität wirkt. Somit macht 
das für mich Sinn. Wenn du das anderes erklären kannst bitte...

Klar kann ich jetzt minimale Pulsbreiten angeben, ob es das bringt weiß 
ich nicht. Wenn ich jetzt sage ich will die PWM auf 1% genau stellen 
können, fangen alle an zu stöhnen. 2 % reichen auch noch... :-)

Wenn mir jemand sagt der IC hat eine Grenzfrequenz von 250 khz kann ich 
damit was anfangen. Mit Mbd nicht wirklich... Kann dazu jemand was 
sagen?

Bsp: 30 kHz Pwm / Tastgradschrittweite in 1% (oder 7 Bit PWM..)
Geht das mit einem 1Mbd Koppler????
#5003933
Lesenswert?

Pawel schrieb:
> Bsp: 30 kHz Pwm / Tastgradschrittweite in 1% (oder 7 Bit PWM..)
> Geht das mit einem 1Mbd Koppler????

Das solltest Du selbst herausfinden:

Sagen wir Du machst eine 7 Bit PWM mit 30kHz. Dann rechne doch mal die 
Zeit für den kürzesten Impuls davon aus.

Wenn für den Koppler eine Geschwindigkeit in Mbd oder MBit/s angegeben 
ist - welche Zeit braucht dort ein Impuls?

Diese beiden Zeiten vergleichst Du. Die Impulszeit die der Koppler 
können muss, muss kürzer sein als Deine kürzeste Impulszeit.
Gast #5004015
Lesenswert?

Hallo Gerd...

Ist in diesem Fall Mbd = mbit? (Da ein Symbol = 1 Bit)?

30 kHz entspricht 33 µs, 1 Prozent 0,3 µs

1 Mbit/s = 1 Millionen Bit / s draus könnte folgen 1µs.
D.h. 1 Prozent stellen geht nicht, ab drei Prozent geht eventuell, wenn 
Anzugs- und Abfallzeiten bzw. Delay ungefähr gleich sind...

Höert sich eher wie ne Schätzung an :-)
#5004028
Lesenswert?

Ich bin mit den Kopplern von Silicon Labs bisher sehr zufrieden, gibt es 
in den verschiedensten Ausführungen (bis zu 6 Kanäle, auch in beide 
Richtungen, d.h. nicht 1 Kanal bidirektional, sondern z.B. einer 
"hinwärts" und eiener "zurück").
Hier nur ein Beispiel, um einen Anhaltspunkt zur Recherche zu geben:

http://de.farnell.com/silicon-labs/si8620bb-b-is/digital-isolator-8ns-nsoic-8/dp/2423240
#5004368
Lesenswert?

Pawel schrieb:
> Ist in diesem Fall Mbd = mbit? (Da ein Symbol = 1 Bit)?

ja

> 30 kHz entspricht 33 µs, 1 Prozent 0,3 µs
>
> 1 Mbit/s = 1 Millionen Bit / s draus könnte folgen 1µs.
> D.h. 1 Prozent stellen geht nicht, ab drei Prozent geht eventuell, wenn
> Anzugs- und Abfallzeiten bzw. Delay ungefähr gleich sind...

genau. Schau Dir also mal einen günstigen 10MBit-Koppler wie den 6N137 
an. Da hast Du dann mit Deinen 0,3µs noch etwas Luft und daher sollte 
das passen.

> Höert sich eher wie ne Schätzung an :-)

Richtig. Das ist auch eine erste Abschätzung. Mit den Daten daraus gehst 
Du dann zu nem Distri mit guter parametrischer Suche (Mouser oder 
Digikey) und schaust was es am Markt gibt und was das kostet.

Dann hast Du nen ersten Überblick was vermutlich machbar ist und zu 
welchem Preis.

Erst danach schaust Du Dir das Datenblatt des Wunsch-Bauteils ganz genau 
an und rechnest Anstiegs- und Abfallzeiten etc. im Detail aus.
#5004397
Lesenswert?

Codix schrieb:
> Schau Dir einmal den SFH610A an. 250 kHz ist Cut-Off Frequenz.

Du hast analog und digital verwechselt.

Das ist die Frequenz, bei der eine Sinus-Signal um 3 dB abgeschwächt 
wird. Mit PWM hat das exakt gar nichts zu tun.

> ton 3 µs
> tr  2 µs
> toff 2,3 µs
> tf   2 µs

Das sind typische Werte mit einem Lastwiderstand von 75 Ω. Für PWM 
braucht man "saturated turn-off time" weiter unten, das sind dann 
typisch 25 µs.
#5004419
Lesenswert?

Gerd E. schrieb:
> [...] Das ist auch eine erste Abschätzung. Mit den Daten daraus gehst
> Du dann zu nem Distri mit guter parametrischer Suche (Mouser oder
> Digikey) und schaust was es am Markt gibt und was das kostet.
>
> Dann hast Du nen ersten Überblick was vermutlich machbar ist und zu
> welchem Preis.

Vereinfacht und zusammengefasst: H11L1 (1 Mbd) und 6N137 (10 Mbd) sind 
uralt und weit verbreitet, deswegen werden sie auch von preiswerten 
Chinesen (z.B. LiteOn oder Everlight) gebaut. Höhere Geschwindigkeiten 
sind Sonderwünsche und kosten extra (Ausnahme: TLP2361).

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren