Stimmt die Schaltung? Esp32->Optokoppler->Mosfet

OP #7921165
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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.

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#7921196
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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.

OP #7921212
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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.

#7921230
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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 im Beitrag #7921169:

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.

OP #7921242
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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.

#7921247
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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.

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#7921260
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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.

#7921670
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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

OP #7921808
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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?.

#7921816
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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.

OP #7921854
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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?

#7921883
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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?

#7921887
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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

#7922059
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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.

#7922225
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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!

#7922232
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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.

#7922242
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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.

#7922270
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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.

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