Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stimmt die Schaltung? Esp32->Optokoppler->Mosfet


von Benjamin B. (benji179)


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Hallo,

Könnte bitte jemand die Schaltung überprüfen ob das so passt.

Unterschied der zwei schaltungen ist die Zener Diode für 24->12V

Nach meiner berechnung hat die Optokoppler LED mit 3.3V vom ESP ca 8mA 
mit 300 Ohm Vorwiderstand ?

Am Optokoppler Kollektor sollten ca 1.1mA mit dem 10 KOhm Widerstand 
ankommen ?

Gesamt kommen 8 Kanäle , Schaltzeit ist unkritisch.

Die Bauteile :

Optokoppler;
https://www.mouser.at/ProductDetail/Toshiba/TLP785BLF?qs=oo77d5SohtE70Kv42WryLA%3D%3D

Mosfet:
https://www.mouser.at/ProductDetail/Infineon-Technologies/IRF3205ZPBF?qs=2r01AXMCG3ONs%2F8RgU3KsA%3D%3D

Vielen dank.

von Christian M. (christian_m280)


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R3 und R6 sind sicher schon mal falsch! Die willst Du wahrscheinlich gar 
nicht!

Gruss Chregu

von Otto K. (opto_pussy)


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Die 12V Z-Diode kann entfallen, wenn du R6 und R8 gleich groß machst, 
z.B beide Widerstände 10k.

R7 kann ebenfalls entfallen und R2 kann noch auf 470R bis 1k vergrößert 
werden.

von H. H. (hhinz)


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Die 100 Ohm Widerstände sind überflüssig.

Wie sauber sind denn die 12V bzw 24V?
Und wieviel Strom müssen die MOSFETs schalten?

von Wastl (hartundweichware)


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H. H. schrieb:
> Und wieviel Strom müssen die MOSFETs schalten?

.... und wie induktiv ist die Last?

von Helmut -. (dc3yc)


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Und gewöhne dir bitte, bitte an, durch Schaltsymbole KEINE Leitungen zu 
ziehen. Da kräuseln sich bei mir die Fussnägel und das ist sehr 
schmerzhaft. Und bitte die Groundsymbole an allen Anschlüssen verwenden. 
Da spart man sich die langen Leitungen zwischen den Massepins.

: Bearbeitet durch User
von Pink S. (pinkshell)


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Wastl schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Und wieviel Strom müssen die MOSFETs schalten?
>
> .... und wie induktiv ist die Last?

Heater sind nicht sehr induktiv.
Da wird auch eher selten geschaltet, daher kann man ruhig etwas 
hochohmig sein am Gate

von H. H. (hhinz)


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Pink S. schrieb:
> Heater sind nicht sehr induktiv.

Wenn es denn solche sind.

von Benjamin B. (benji179)


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@christian_m280 , Brauche doch einen widerstand der das ganze begrenzt? 
R3, R6

@opto_pussy.  Danke , dann R2 auf 470 Ohm = 4.3-4.9mA an LED. Noch höher 
?  gibt ja große streuung bei optokopplern....

@hhinz Der 100ohm sollte Gate ladung beim schalten begrenzen - Zener 
diode beim Schalten entlasten - unnötig ?

@hartundweichware Am 12V Netzteil kommt ein 470uF Elko , an den 
verbraucher Schraubklemmen freilaufdioden SS34 (Schotky) und 100nF Kerko 
, Zwischen Drain und 12V eine TVS Diode SMBJ12A .
Verbraucher haben 3A aber für zukünftige sollte es überdimensioniert 
bleiben. U.a. Membranpumpen als induktive Verbraucher.

von H. H. (hhinz)


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Benjamin B. schrieb:
> @hhinz Der 100ohm sollte Gate ladung beim schalten begrenzen - Zener
> diode beim Schalten entlasten - unnötig ?

Kirchhoff unbekannt.

von Helmut -. (dc3yc)


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Du bist schon so lange im Forum, kennst aber die Zitierfunktion nicht? 
Würde sich besser lesen, wenn man die Vorgeschichte kennen würde.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Benjamin B. schrieb:
> @opto_pussy.  Danke , dann R2 auf 470 Ohm = 4.3-4.9mA an LED. Noch höher
> ?  gibt ja große streuung bei optokopplern....

Ich sehe keinen wichtigen Grund, den nicht bei 330 Ohm zu belassen, 300 
Ohm sind in der Bastelkiste unüblich. Ich schaue jetzt keine Daten nach, 
mit rund 7 mA ist man auf jeden Fall im sicheren Bereich.

> @hhinz Der 100ohm sollte Gate ladung beim schalten begrenzen - Zener
> diode beim Schalten entlasten - unnötig ?

Der 10k in der Zuleitung des Optokopplers begrenzt den Strom, 
Reihenschaltung! Damit ist der 100 Ohm unwirksam.

Aber siehe nochmal den:
Otto K. schrieb:
> Die 12V Z-Diode kann entfallen, wenn du R6 und R8 gleich groß machst,
> z.B beide Widerstände 10k.

Den Widerstand G-S am FET auf 10k ergibt einen Spannungsteiler, der die 
Spannung halbiert, also 12V und damit wird die Z-Diode überflüssig. Als 
gewollter Nebeneffekt geht der FET etwas schneller aus.

von Benjamin B. (benji179)


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Danke
Nocheinmal mit Zitatfunktion

H. H. schrieb:
> Wie sauber sind denn die 12V bzw 24V?
> Und wieviel Strom müssen die MOSFETs schalten?

Wastl schrieb:
> .... und wie induktiv ist die Last?




Am 12V Netzteil kommt ein 470uF Elko , an den
verbraucher Schraubklemmen freilaufdioden SS34 (Schotky) und 100nF Kerko
, Zwischen Drain und 12V eine TVS Diode SMBJ12A .
Verbraucher haben 3A aber für zukünftige sollte es überdimensioniert
bleiben. U.a. Membranpumpen als induktive Verbraucher.

: Bearbeitet durch User
von Vorname N. (mcu32)


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Was spräche gegen eine CMOS Lösung? PMos als High Side Switch gesteuert 
über einen LL N-Fet Richtung GND am Gate.

Dann brauchst du keine Optokoppler.

von Harry L. (mysth)


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Die Optokoppler sind vollkommen überflüssig in dieser Anwendung.

von Jörg R. (solar77)


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Benjamin B. schrieb:
> Danke
> Nocheinmal mit Zitatfunktion
>
> H. H. schrieb:
>> Wie sauber sind denn die 12V bzw 24V?
>> Und wieviel Strom müssen die MOSFETs schalten?
>
> Wastl schrieb:
>> .... und wie induktiv ist die Last?
>
> Am 12V Netzteil kommt ein 470uF Elko , an den
> verbraucher Schraubklemmen freilaufdioden SS34 (Schotky) und 100nF Kerko
> , Zwischen Drain und 12V eine TVS Diode SMBJ12A .
> Verbraucher haben 3A aber für zukünftige sollte es überdimensioniert
> bleiben.

> U.a. Membranpumpen als induktive Verbraucher.

Dann brauchst Du Freilaufdioden parallel zur Last.

Ich habe mal einige der sehr sinnvollen Verbesserungsvorschläge von 
Usern aus Kommentaren weiter oben in den Schaltplan eingearbeitet.

Die 100R vor dem Gate würde ich lassen, die stören nicht. Die 2 Stück 
100K würde ich kleiner machen, wurde glaube ich auch schon geschrieben. 
Auch den 100k für die 12V Stufe. 47k wären auch ok, ggf. noch etwas 
kleiner.

Linien durch Bauteile und Beschriftungen sind mir auch negativ 
aufgefallen. ebenso unnötige Verbindungen zwischen GND Anschlüssen. 
Einige Verbindungen hatten zu viele unnötige Knicke.

Ansonsten aber ein Lob an den TO für den Eröffnungsthread. Das bekommen 
einige User nicht so hin.


Harry L. schrieb:
> Die Optokoppler sind vollkommen überflüssig in dieser Anwendung.

Bei dem Mosfet schon. Ansonsten müssten das Signal fürs Gate anders auf 
10V gebracht werden. Ohne es zu invertieren wären 2 Transistoren plus 
Widerstände notwendig.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Helmut -. schrieb:
> Du bist schon so lange im Forum, kennst aber die Zitierfunktion
> nicht?

Wer? Schlecht wenn man jemanden rügt, es aber selbst genauso falsch 
macht.

von Benjamin B. (benji179)


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Jörg R. schrieb:
> Ich habe mal einige der sehr sinnvollen Verbesserungsvorschläge von
> Usern aus Kommentaren weiter oben in den Schaltplan eingearbeitet.

Danke

Die Optokoppler weil ich nicht wüsste wie sonst und nicht alle GND 
zusammenhängen ( Was ich auch falsch gezeichnet habe ).
Würde jetzt aber auch dabei bleiben bevor alles von vorne beginnt.

von Jörg R. (solar77)


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Benjamin B. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Ich habe mal einige der sehr sinnvollen Verbesserungsvorschläge von
>> Usern aus Kommentaren weiter oben in den Schaltplan eingearbeitet.
>
> Danke
>
> Die Optokoppler weil ich nicht wüsste wie sonst und nicht alle GND
> zusammenhängen ( Was ich auch falsch gezeichnet habe ).

Dann machen die Optokoppler Sinn.

> Würde jetzt aber auch dabei bleiben bevor alles von vorne beginnt.

Musst Du auch nicht. Deine Schaltung ist soweit ok, die vorgeschlagenen 
Änderungen kannst du problemlos einbauen.

von Klaus R. (klara)


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Benjamin B. schrieb:
> Gesamt kommen 8 Kanäle , Schaltzeit ist unkritisch.

Die Schaltzeit ist unkritisch?

Dein MOSFET schaltet zwar bis 110A, aber hast Du mal im Datenblatt Dir 
die Maximum Safe Operating Area angesehen?

Die Eingangskapazität ist mit 3,45 nF angegeben. Das ist schon ziemlich 
viel. Der MOSFET muß möglichst niederohmig angesteuert werden.

Bei +12 V Versorgung und 3 A Last sollte der Schaltvorgang des MOSFET 
höhstens 10 ms betragen, besser weniger.

Bei +24 V Versorgung und 3 A Last muß der MOSFET schon schneller als 10 
ms schalten. Ich würde da 5 ms nicht überschreiten. Der Spannungsteiler 
R4 & R5 ist mit 100 K viel zu hochohmig. Ich würde zumindest bis auf 10 
K heruntergehen. Damit wird der MOSFET zwar nicht super flink, aber Du 
schaltest schon sicherer als mit 100 K.

mfg Klaus

von H. H. (hhinz)


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Klaus R. schrieb:
> Ich würde zumindest bis auf 10
> K heruntergehen. Damit wird der MOSFET zwar nicht super flink, aber Du
> schaltest schon sicherer als mit 100 K.

ACK. Siehe Anhang.

R4, R5, R8 = 10kOhm.

: Bearbeitet durch User
von Benjamin B. (benji179)


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Klaus R. schrieb:
> ...hast Du mal im Datenblatt Dir
> die Maximum Safe Operating Area angesehen?
>
> Die Eingangskapazität ist mit 3,45 nF angegeben. Das ist schon ziemlich
> viel. Der MOSFET muß möglichst niederohmig angesteuert werden.
>
> Bei +12 V Versorgung und 3 A Last sollte der Schaltvorgang des MOSFET
> höhstens 10 ms betragen, besser weniger.

H. H. schrieb:
> ACK. Siehe Anhang.
>
> R4, R5, R8 = 10kOhm.

Danke.

Gehts da nur ums einschalten oder auch ums ausschalten?

Bei 12V gar keinen widerstand vors Gate ? Brauchts den nicht als schutz 
von Gate und optokoppler und zur begrenzung des optokoppler stroms den 
wir ja schon gesenkt haben mit dem 470R?

Könnte die last auch aufteilen dann wären es 24V 1A aber weiterhin 12V 
3A.
Oder brauche ich ein anderes Mosfet? Falls ja , hätte wer vorschläge?.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Benjamin B. schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> ...hast Du mal im Datenblatt Dir
>> die Maximum Safe Operating Area angesehen?
>>
>> Die Eingangskapazität ist mit 3,45 nF angegeben. Das ist schon ziemlich
>> viel. Der MOSFET muß möglichst niederohmig angesteuert werden.
>>
>> Bei +12 V Versorgung und 3 A Last sollte der Schaltvorgang des MOSFET
>> höhstens 10 ms betragen, besser weniger.
>
> H. H. schrieb:
>> ACK. Siehe Anhang.
>>
>> R4, R5, R8 = 10kOhm.

> Gehts da nur ums einschalten oder auch ums ausschalten?

Beides.

> Bei 12V gar keinen widerstand vors Gate ? Brauchts den nicht als schutz
> von Gate und optokoppler und zur begrenzung des optokoppler stroms den
> wir ja schon gesenkt haben mit dem 470R?

Nein. Strom ins Gate fließt nur ganz kurz beim Einschalten. Ansonsten 
fließt Strom durch R8, ca. 1mA. Damit hat der OK kein Problem.

> Könnte die last auch aufteilen dann wären es 24V 1A aber weiterhin 12V
> 3A.
> Oder brauche ich ein anderes Mosfet?

Nein, dein Mosfet passt.

: Bearbeitet durch User
von Benjamin B. (benji179)


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Jörg R. schrieb:
> Nein. Strom ins Gate fließt nur ganz kurz beim Einschalten. Ansonsten
> fließt Strom durch R8, ca. 1mA. Damit hat der OK kein Problem.




ok, dachte beim einschalten ist es so ein starker stromimpuls das ganz 
ohne gate vorwiderstand die bauteile schaden nehmen...

Bin ich nicht auch mit einem 100K pull down widerstand und 3,45nF und Qg 
93nC bei 4ms entladezeit?

: Bearbeitet durch User
von Benjamin B. (benji179)


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( Ciss 3.45Nf )

von Hannes J. (pnuebergang)


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Da bekommt ein TS es korrekterweise hin und zieht GND nicht von der LED 
zum Phototransitor durch, macht es also richtig! Dann dann kommen hier 
Spezies an, ziehen GND durch und machen damit den Optokoppler 
überflüssig.

WARUM?

Ist es wirklich so schwer zu verstehen dass der Hauptgrund einen 
Optokoppler zu verwenden der ist, dass man etwas galvanisch trennen 
möchte? Das man eben nicht das selbe Bezugspotential auf beiden Seiten 
des Optokopplers haben will?

Warum muss man das umbauen wenn es einer mal richtig macht?

von Klaus R. (klara)


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Benjamin B. schrieb:
> ok, dachte beim einschalten ist es so ein starker stromimpuls das ganz
> ohne gate vorwiderstand die bauteile schaden nehmen...

Ich stimme Dir zu. In den Datenblättern von Optokopplern habe ich keine 
Angaben zum zulässigen Peek des Outputs gefunden. In einem Datenblatt 
war der zulässige Strom mit 100 mA angegeben. Üblicherweise darf ein 
sehr kurzer Impuls deutlich höher sein.

Wenn ein 100 Ohm Widerstand vorgeschaltet wird, dann ist der 
Spitzenstrom zumindest mit 12 V/100 Ohm = 120 mA im sicheren Rahmen. Er 
wird sogar geringer sein.

H. H. schrieb:
> R4, R5, R8 = 10kOhm.

Wichtig ist auch R8 mit höchstens 10 K einzusetzen.
Die ursprünglichen 100 K verzögern das Entladen des Gates ungemein. Es 
muß ja das Ein- und das Ausschalten des MOSFET möglichst kurz sein.
mfg Klaus

von Jörg R. (solar77)


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Hannes J. schrieb:
> Da bekommt ein TS es korrekterweise hin und zieht GND nicht von
> der LED zum Phototransitor durch, macht es also richtig! Dann dann
> kommen hier Spezies an, ziehen GND durch und machen damit den Optokoppler
> überflüssig.
>
> WARUM?
>
> Ist es wirklich so schwer zu verstehen dass der Hauptgrund einen
> Optokoppler zu verwenden der ist, dass man etwas galvanisch trennen
> möchte? Das man eben nicht das selbe Bezugspotential auf beiden Seiten
> des Optokopplers haben will?

Du hättest deinen Kommentar beginnen sollen mit: „Ich habe jetzt nicht 
alles gelesen und auch nicht richtig verstanden“.

Überlege z.B. mal welche primäre Funktion die Optokoppler haben.

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Benjamin B. schrieb:
> ok, dachte beim einschalten ist es so ein starker stromimpuls das ganz
> ohne gate vorwiderstand die bauteile schaden nehmen...

Wieder zu faul, die Shift-Taste zu benutzen, um lesbare Texte zu 
erzeugen?

Und ja, die 12V-Variante ohne Widerstand gefällt mir auch nicht.

Klaus R. schrieb:
>> ohne gate vorwiderstand die bauteile schaden nehmen...
> Ich stimme Dir zu. In den Datenblättern von Optokopplern habe ich keine
> Angaben zum zulässigen Peek des Outputs gefunden.
>
> Wenn ein 100 Ohm Widerstand vorgeschaltet wird, dann ist der
> Spitzenstrom zumindest mit 12 V/100 Ohm = 120 mA im sicheren Rahmen.

Halte ich für sinnvoll!

von Manfred P. (pruckelfred)


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Jörg R. schrieb:
>> Ist es wirklich so schwer zu verstehen dass der Hauptgrund einen
>> Optokoppler zu verwenden der ist, dass man etwas galvanisch trennen
>> möchte? Das man eben nicht das selbe Bezugspotential auf beiden Seiten
>> des Optokopplers haben will?
>
> Du hättest deinen Kommentar beginnen sollen mit: „Ich habe jetzt nicht
> alles gelesen und auch nicht richtig verstanden“.
>
> Überlege z.B. mal welche primäre Funktion die Optokoppler haben.

Mit dem umgezeichneten Plan hast Du am Sonntag einen sehr hilfreichen 
Beitrag erzeugt. Diesen hättest Du uns ersparen sollen und ich weiß auch 
nicht, wer nicht richtig verstanden hat. Hannes' Beitrag stellt die 
Optokoppler nicht in Frage und Benjamin hat sie begründet:

Benjamin B. schrieb:
> Die Optokoppler weil ich nicht wüsste wie sonst und nicht alle GND
> zusammenhängen

Unabhängig vom GND sind die Optokoppler notwendig, die min. 10V UGS zu 
liefern.

von Jörg R. (solar77)


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Manfred P. schrieb:
> (..)
> Mit dem umgezeichneten Plan hast Du am Sonntag einen sehr hilfreichen
> Beitrag erzeugt. Diesen hättest Du uns ersparen sollen..

Ja was denn nun, hilfreich oder nicht hilfreich?

> und ich weiß auch nicht, wer nicht richtig verstanden hat.

Alle haben eigentlich alles richtig verstanden, nur Du versuchst jetzt 
irgendwie hier schlechte Stimmung in den Thread zu bringen.


> Hannes' Beitrag stellt die
> Optokoppler nicht in Frage und Benjamin hat sie begründet:

Vielleicht ist dir nicht aufgefallen dass im Plan aus dem 
Eröffnungsthread auf der Steuerseite kein GND-Symbol zugeordnet ist. Du 
solltest eigentlich wissen dass hier viele Schaltungen mit OKs gezeigt 
werden in denen OKs sind und wo GND trotzdem nur einmal vorhanden ist. 
So machen es übrigens die vielen billigen Relaisboards auch die es zu 
kaufen gibt.

Erst nachdem ich meinen Plan gepostet habe hat der TO klar gemacht dass 
die GND getrennt sind.

Deshalb ist es unsinnig dass erst Hannes einen Kommentar dazu abgegeben 
hat, und nun meinst Du noch nachlegen zu müssen.


Manfred P. schrieb:
> Benjamin B. schrieb:
>> Die Optokoppler weil ich nicht wüsste wie sonst und nicht alle GND
>> zusammenhängen
>
> Unabhängig vom GND sind die Optokoppler notwendig, die min. 10V UGS zu
> liefern.

Ja, ganz genau. Vielleicht hättest Du einfach mal meinen Kommentar dazu 
lesen sollen, denn hier habe ich auf den Kommentar von Harry 
geantwortet, der meinte die OKs seien überflüssig:

Jörg R. schrieb:
> Harry L. schrieb:
>> Die Optokoppler sind vollkommen überflüssig in dieser Anwendung.
>
> Bei dem Mosfet schon. Ansonsten müssten das Signal fürs Gate anders auf
> 10V gebracht werden. Ohne es zu invertieren wären 2 Transistoren plus
> Widerstände notwendig.


Ich verstehe nicht weshalb Du dich so zum Miesepeter entwickelst?🤔 Du 
kannst es eigentlich besser. Eigentlich sind wir bisher auch immer gut 
miteinander ausgekommen.

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Jörg R. schrieb:
> Manfred P. schrieb:
>> (..)
>> Mit dem umgezeichneten Plan hast Du am Sonntag einen sehr hilfreichen
>> Beitrag erzeugt. Diesen hättest Du uns ersparen sollen..
>
> Ja was denn nun, hilfreich oder nicht hilfreich?

Oh Mist, da ist ein Absatz oder eine Trennung verloren gegangen.

Dein Plan ist hilfreich, den Kommentar gegen Hannes J. hättest Du Dir 
verkneifen dürfen:

Jörg R. schrieb:
> Hannes J. schrieb:
>> ..
> Du hättest deinen Kommentar beginnen sollen mit: „Ich habe jetzt nicht
> alles gelesen und auch nicht richtig verstanden“.

Zu dem Thema Optokoppler wiederhole ich mich:

Manfred P. schrieb:
> Unabhängig vom GND sind die Optokoppler notwendig, die min. 10V UGS zu
> liefern.

von Jörg R. (solar77)


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Manfred P. schrieb:
> Zu dem Thema Optokoppler wiederhole ich mich:
>
> Manfred P. schrieb:
>> Unabhängig vom GND sind die Optokoppler notwendig, die min. 10V UGS zu
>> liefern.

Ja, aber genau das habe ich doch schon sehr weit oben im Thread 
geschrieben bzw. begründet. Die OK würden deshalb sogar Sinn machen auch 
wenn keine galvanische Trennung notwendig wäre.

: Bearbeitet durch User
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