LTspice-Simulation Halbleiterrelais / Optokoppler

[E. K. (eyuep)]

Hallo zusammen,

ich versuche im Moment das Schaltverhalten eines Halbleiterrelais auf 
LTspice zu simulieren, der aus einem Optokoppler und einem MOSFET 
realisiert werden soll.

Gerade beschäftige ich mich nur mit dem Optokoppler-Teil – und ich komme 
nicht weiter.

Das Ziel ist:
Spannunsversorgung V1 ist ON --> LED leuchtet --> Optokoppler „leitet“ 
--> 10V Output (für MOSFET später)

Genau so:
Spannungsversorung V1 ist OFF --> LED ist aus --> Optokoppler „leitet“ 
nicht --> keine Outputspannung

Mein Problem ist nun, dass sobald ich die Spannungsversorgung V1 auf 0 
setze ich eine Outputspannung von 25V habe. Ich weiß allerdings nicht, 
wie ich den Optokoppler anders beschalten soll. Die Konfiguration habe 
ich aus dem Datenblatt von PC817D übernommen.

Grüße

[Clemens L. (c_l)]

Beim Fototransistor ist die Spannung an der Basis egal, du kannst also 
den Widerstand als Pulldown an den Emitter verschieben.

Und wie schnell willst du schalten? 100 Ω sind eher zu klein.

[Helmut S. (helmuts)]

Du macht einen Denkfehler mit dieser Beschaltung. Wenn Strom durch die 
Diode fließt, dann leitet der Transistor und zieht die Spannung 
herunter.

Vertausche die Plätze vom Widerstand und dem Transistor in deiner 
Schaltung.
Der Widertstand muss eher im Bereich 10kOhm sein. Da du dann fast 24V 
bekommst, teilst du den Widerstand auf zwei Widerstände auf, z. B. 
6,8kOhm und 3,3kOhm, und machst damit einen Spannungsteiler. Damit hast 
du die Ansteuerspannung des nachfolgenden Mosfets reduziert. Mit 3,3kOhm 
Innenwiderstand wird das natürlich keine schnelle Ansteuerung für den 
Mosfet. Deshalb muss da halt noch ein Treiber dahinter.

Am Eingang hast du übrigens viel zu viel Strom eingestellt. Imax ist 
20mA laut Datenblatt. Damit muss der Serienwiderstand größer 200Ohm 
sein, z. B. 220Ohm oder besser 330Ohm. Man betreibt Bauteile nicht ohne 
Not an deren Leistungsgrenze und schon gar nicht darüber hinaus.

[hinz (Gast)]

Clemens L. schrieb:
> Beim Fototransistor ist die Spannung an der Basis egal, du kannst also
> den Widerstand als Pulldown an den Emitter verschieben.

Er will ja auch noch die Spannung halbieren, also einen zusätzlichen 
Widerstand zwischen Emitter und GND, und Ausgang ist dann der Emitter.


> Und wie schnell willst du schalten?

Ganz entscheidende Frage.

Und ebenso: welcher Mosfet soll welche Last bei welcher Spannung 
schalten?

[hinz (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Am Eingang hast du übrigens viel zu viel Strom eingestellt. Imax ist
> 20mA laut Datenblatt.

50mA! Bei 15mA hat der Koppler sein höchstes CTR.

[Helmut S. (helmuts)]

hinz schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Am Eingang hast du übrigens viel zu viel Strom eingestellt. Imax ist
>> 20mA laut Datenblatt.
>
> 50mA! Bei 15mA hat der Koppler sein höchstes CTR.

Danke für die Korrektur.

[Helmut S. (helmuts)]

Helmut S. schrieb:
> Du macht einen Denkfehler mit dieser Beschaltung. Wenn Strom durch die
> Diode fließt, dann leitet der Transistor und zieht die Spannung
> herunter.
>

Ich ging davon aus, dass ein NMOS-Transistor angesteuert werden soll. 
Vielleicht war ja meine Annahme falsch.

Soll da ein PMOS mit Source an 24V angeschlossen werden oder ein NMOS 
mit Source an Masse?

[hinz (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Ich ging davon aus, dass ein NMOS-Transistor angesteuert werden soll.
> Vielleicht war ja meine Annahme falsch.

Mea culpa, ich auch.


> Soll da ein PMOS mit Source an 24V angeschlossen werden oder ein NMOS
> mit Source an Masse?

Bin gespannt, auch auf die anderen Salamischeiben.

[HildeK (Gast)]

Mach es einfach so, wie im Anhang.
Deine Schaltung ist insofern untauglich, weil die 10V nur deshalb 
zustande kommen, weil in der Simulation ein fester CTR des OK 
eingestellt ist. Kaufen kannst du den mit exakt dem Wert eh nicht. Und 
genau das hast du mit dem LED-Vorwiderstand angepasst.
Dass deine Logik invertiert ist, liegt daran, dass du den Transistor in 
Emitterschaltung betreibst. Die Kollektorschaltung (R1 am Emitter) würde 
zumindest das korrigieren.

Die Widerstände kannst du linear nach oben skalieren, wenn z.B.ein 
angeschlossener FET nicht unbedingt maximal schnell schalten soll bzw. 
auch noch etwas nach unten, wenn du unbedingt niederohmiger sein musst.