Verständnisprobleme Optokoppler

Matthias schrieb:
> Fragen über Fragen. Oder ich such mir doch ein anderes Hobby.

Ganz üble Sache ist übrigens der letzte Satz. Der zieht Trolle aber ganz 
gewaltig magisch an. "Ja, ganz richtig erkannt. Mach das!"   :o))

Damit dürfte nun diese schöne Vorlage verbraucht sein.


Mit Deinen Überlegungen liegst Du schon recht gut. Die Grenzen vom 
Widerstand zwischen Gate-Source sind folgendermaßen:

Ein Optokoppler ist nie ideal:
a) Daher hat der innere Transistor des Optokopplers auch einen 
Leckstrom, im Off-Zustand. Der Widerstand darf daher nicht so groß 
werden, dass dieser eine Rolle spielt und mehr als 0,1V an diesem 
abfällt.
b) Im On-Zustand muss der Spannungsabfall am Widerstand hoch genug sein, 
dass der Mosfet ausreichend durchschaltet. In dem Fall sollte es 
mindestens 5V...8V sein. Der BSS hält meines Wissens bis zu 20V 
Gate-Source aus. Bei einem Mosfet, der nur 10V nach Datenblatt aushält, 
müßstest Du noch einen weiteren Widerstand und ggf. sogar noch eine 
Supressor-Diode vorsehen.
c) Je großer der Widerstand ist, desto länger sind die Schaltzeiten des 
Mosfet. Eine Kennlinie für den DC-Betrieb müßte dann im SOA-Diagramm 
ebenfalls vorhanden sein. Bei dem BSS-Typ sollte das vorhanden sein.

Daher bitte das Datenblatt ansehen, im Netz leicht zu finden und prüfen, 
ob das stimmt.

Du liegst mit Deinen 13K @20V knapp an der aller-aller-untersten Grenze 
der LED-im-Optokoppler. Mindestens das 10-fache ist lt. DB erlaubt.

Erkläre mal bitte etwas genauer, was Dich bewegt sooo extrem an die LED 
Untergrenze zu gehen, dafür muss es ja Gründe geben.

Matthias schrieb:
> Wie weit kann ich denn den Arbeitswiderstand erhöhen bzw. erniedrigen,
> damit der Transistor sicher schaltet?
>
> Fragen über Fragen. Oder ich such mir doch ein anderes Hobby.

Das wird schon. Was Dir noch fehlt ist ein wenig Gefühl für die Materie.

Optokoppler haben einen ziemlich miesen Verstärkungsfaktor - verglichen 
mit einem Transistor. Wenn man das mal verinnerlicht hat, tut man 
automatisch "etwas mehr Butter bei die Fische".

Noch was ist mir aufgefallen: Du rechnest mit 3 Stellen hinter dem 
Komma. Das ist hier, gelinde gesagt, nicht nötig. Halbleiterbauteile 
streuen in manchen Parameter bis zu 50% - drum darf man da meist recht 
großzügig Runden, mit etwas Erfahrung auch schätzen.

Mein Vorschlag: Beschäftige dich zunächst mal mit den 
Transistor-Grundschaltungen. Das dort gelernte lässt sich dann zum 
größten Teil auch auf Optokoppler extrapolieren.

Besorg die mal das Buch "Tietze/Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik" 
mit etwas Suchen findest im WWW eine PDF-Kopie. Das reicht erst mal, 
wobei sich mit einer Papier-Kopie aber besser arbeiten lässt.

Matthias schrieb:
> Soweit richtig?

Ja.

Matthias schrieb:
> Nun zu meinen Verständnisproblemen:

Du hast einen MOSFET, der hat keinen Kollektor und Emitter.

Das einzige ist dein Optokoppler aus dem du "fast 0V" fur das Gate des 
MOSFETs haben willst wenn der Optokoppler ausgeschaltet ist, also nur 
der Collector dark current Reststrom von bis zu 50uA durch ihn fliesst.

Und du willst "fast 12V" am Gate des MOSFETs wenn der Optokoppler 
eingeschaltet ist, also bei deinen 1.5mA LED Strom zumindest 1mA 
durchlassen könnte.

1mA an 12V wären 12k, das entspricht dem vorgesehenen Betriebsstrom. Man 
kann weniger nehmen.

Bei 100k hat man durch die 50uA eventueller Dunkelstrom aber schon 5V am 
Gate, da wird der BS170 schon einschalten.

https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mmbf170-d.pdf

sagt maximal 0.8V damit der BS170 noch sicher sperrt, also 16k.

Matthias schrieb:
> Ich möchte die LED mit 1,5 mA betreiben (IF = 1.5mA).

Was kann denn deine Quelle maximal liefern? Wenn das nicht auf die 1.5mA 
begrenzt ist und sonst z.B. wg. Strom sparen nichts dagegen spricht, 
wähle ruhig einen etwas höheren Strom und daher einen kleineren R1. Ich 
hätte da mal 4k7 vorgeschlagen. Gibt dann rund 4-5mA. Die Empfehlung für 
die LED wäre nach DB ja typ. 1.6mA, max. 20mA - passt dann sehr gut und 
es sind Reserven bez. Temperaturgang und Alterung vorhanden.

> Wozu dient jetzt dieser Arbeitswiderstand.
Dass im Arbeitskreis des OK-Tranistors auch ein Strom fließen kann.

> Darf meine Last nun mit max.
> (oder min.) mit 0,24mA belastet werden, damit der Transistor sicher
> schaltet?
Laut DB darf der Transistor im OK mit max. 10mA belastet werden. Also 
sollte R2 an 12V mindestens 1k2 haben. Bei CTR=50% und den oben 
vorgeschlagenen 4mA dürfen am Transistor des OK nicht mehr als 2mA 
gefordert werden - oder du musst den LED-Strom erhöhen; zulässig wären 
bis zu 20mA.
12V und 2mA geben einen minimalen Lastwiderstand von 6kΩ; mit R2 = 
8k2-10k bist du gut dabei; der Strom ist entsprechend geringer und 
garantiert, dass der OK-Transistor vollständig durchgesteuert ist. R2 
sollte nicht unnötig hoch sein, weil er sorgt auch fürs zügige 
Ausschalten des MOSFETs.

> Wie gehe ich jetzt vor, wenn ich anstatt 0,24mA einen Strom von 10mA
> benötige (z.B. ein Relais anstatt des MOSFETs)? Wozu benötige ich den
> jetzt einen Arbeitswiderstand?
Mit 10mA bist du ja schon an der Grenze des gewählten OK. In dem Fall 
also besser einen anderen wählen. Ansonsten, bei geeignetem LED-Strom 
und geeignetem OK kannst du statt R2 einen kleinen Verbraucher 
einsetzen, auch ein sparsames Relais (mit Freilaufdiode).

Joachim B. schrieb:
> bei worst case CTR50%, das erklär mal!

Na ja, Nennwerte laut Datenblatt.

Für worst case kommt dann ja auch 16k, macht genau die 0.75mA die er 
immer schafft.

Dieter meinte im Beitrag #6957350 so ca.:
> Matthias schrieb:
>> Oder ich such mir doch ein anderes Hobby.
>
> Dieser Satz zieht wohl Trolle magisch an:
> "Ja, ganz richtig erkannt. Mach das!"   :o))
>
> Damit dürfte nun diese schöne Vorlage verbraucht sein.

Wer sich "reinkniet", und selbst dabei noch solche Fragen
stellt, könnte eine Portion Mut vertragen, aber ist weit
davon entfernt, sich ein anderes Hobby suchen zu müssen.

Daher sollten die besagten Trolle unbedingt schweigen. ;)

Andreas S. schrieb:
> Wilhelm S. schrieb:
>> Hannes schrieb:
>>> Besorg die mal das Buch "Tietze/Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik"
>>
>> Wer empfiehlt einem Laien, der in die Elektronik einsteigen möchte,
>> dieses Buch?
>
> Das ist doch auch für Einsteiger ein hervorragendes Lehrbuch. Ich habe
> in meiner Kindheit sehr viel darin gelesen und gelernt.

Das ist szsg. Geschmackssache. Einige finden es schwer
verständlich, und z.B. "Art of Electronics" mag wirklich
etwas leichter zugänglich sein.

Ich würde mal das Elektronik-Kompendium

https://www.elektronik-kompendium.de/

als Wissensquelle für Anfänger nennen wollen.

Auch "unsere" Artikel-Hauptseite:

https://www.mikrocontroller.net/articles/Hauptseite

Bzw. erst mal das hier:

https://www.mikrocontroller.net/articles/Absolute_Beginner

Bei den Internet-Links findet sich das El-Ko nicht ohne
Grund, dort würde ich also anstelle des TO mal stöbern.

Ich bleibe dabei: Erst mal "Transistor" studieren macht Sinn. Und Dinge 
nachfragen und erklären anhand eines gemeinsamen Textbuches, macht die 
Aufgabe einfacher. (Seitenangaben im Folgenden: T/S 11. Auflage)

Anm.: Die 11. Auflage des T/S ist ziemlich mächtig, speziell was 
Transistoren angeht. Das macht es schwierig zu entscheiden, wann man mit 
einem Unterkapitel abbricht und erst mal zum nächsten übergeht.

Matthias schrieb:
> In obiger Schaltung hätte ich einen Kollektor-Emitter-Strom von
> 12V/50K = 0,24mA.

S.40 erklärt die Größen, z.B. dass man von Ic spricht und nicht Ice.

> WS.ozu dient jetzt dieser Arbeitswiderstand. Darf meine Last nun mit max.
> (oder min.) mit 0,24mA belastet werden, damit der Transistor sicher
> schaltet?

S.41 Ausgangskennlinienfeld: Ic = f(Uce) -> Ic in Abhängigkeit von Uce, 
Parameter Ib (daher mehrere Lennlinien).

S.47 mit eingezeichneter "Lastgeraden" (Last/Arbeitswiderstand) -> 
Arbeitspunkt. Zusammen mit S.51 lässt sich einfach nachvollziehen, was 
passiert wenn man an Ib dreht.

> Wie weit kann ich denn den Arbeitswiderstand erhöhen bzw. erniedrigen,
> damit der Transistor sicher schaltet?

Ich denke, mit den wenigen o.g. Seiten kannst du die Frage schon selbst 
beantworten. Oder es wenigstens versuchen ...

Natürlich wird Dir hier jemand den ganzen Mist vorkauen wollen, andere 
werden dann das Gesagte widerlegen. Manchmal gibt es desshalb auch ein 
Hauen und Stechen. Irgendwann wird dann vielleicht was Funktionierendes 
dabei rauskommen - aber ob Du dann auch verstanden hast, warum so und 
nicht anders?

Zumindest aus Deiner Fragestellung meine ich herauslesen zu können, dass 
Dich v.a. auch das WARUM interessiert.

Aber mach mal wie Du denkst...

Jester