¿Son mis cálculos correctos para las resistencias conectadas a este optoaislador?

Navega tus respuestas
0

Estoy creando un circuito para una aplicación automotriz que tomará 3 botones del tallo como 3 entradas. Ahora he medido estos botones y están activos a nivel bajo y emiten una constante de 12v (ish) cuando no se presionan.

Estoy utilizando una MCU STM32F4 para leer las pulsaciones de los botones y me doy cuenta de que necesito reducir la tensión de los botones a 5 V máx. antes de los pines IO digitales de la MCU. Después de buscar en línea, se me ocurrió la idea de usar un optoaislador y, debido a las restricciones de PCB, deseo usar uno que viene listo en un paquete SOIC con 3/4 canales.

Ahora veo que hay muchos disponibles y hasta ahora he determinado que usaré uno basado en transistores ya que es un buen punto intermedio y no necesito lidiar con la conmutación rápida.

Pero estoy confundido en cuanto a cómo elegir uno exactamente ya que hay tantos disponibles. Mis requisitos son:

  1. costo relativamente bajo (hasta £ 2)
  2. paquete SOIC
  3. canal triple / cuádruple
  4. adecuado para voltajes de automóviles, 12V (posiblemente fluctuando un poco)

Estoy considerando usar el optoaislante Toshiba TLP290-4, que tiene un CTR mínimo de 50%.

Entonces, siguiendo los consejos que se encuentran aquí: enlace

Y teniendo en cuenta el esquema (solo el escenario de voltaje directo, si no me equivoco, este optoaislador también puede manejar la reversa):

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Calculo que dada una corriente de entrada de 10 mA a través de R1 y D1, y la caída típica de 1.2V dada en D1 de acuerdo con la hoja de datos, entonces R1 = V R1 / I = 1.08kΩ, entonces 1.2 kΩ debe hacer.

Luego, dado el CTR mínimo del 50%, a una corriente de entrada de 10 mA, la corriente de salida sería de 5 mA. Por lo tanto, asumiendo que la 3.3V cayó en R2, R2 = V R2 / I = 330Ω.

Entonces, la pregunta es, ¿mis cálculos son correctos y será seguro el uso del circuito propuesto en estas condiciones?

Y aparte, ¿cómo podría invertir la salida en términos de conmutación? ¿Acabo de vincular R2 con GND en lugar de 3.3V?

    
pregunta James Elder

1 respuesta

5

Debe comenzar desde la carga que está tratando de conducir, luego trabajar hacia atrás a lo que necesita sacar de la fuente, luego ajustar sus resultados para los límites mínimo / máximo de cualquiera de sus componentes.

No especificas tu microcontrolador STM32F4 (MCU) en particular, ni la corriente máxima que puedes tomar de tu 12 V.

La carga en su circuito es la corriente de fuga de entrada de un pin de E / S cuando se configura como una entrada. Necesitas encontrar esto en tu hoja de datos de MCU. Una figura típica para estos dispositivos es +/- 1 uA. Sus entradas necesitan 0.7 x Vdd a Vdd para detectar un nivel lógico alto y GND a 0.3 x Vdd para detectar valores lógicos bajos, nuevamente cifras típicas y son 0..1 V para un nivel bajo bueno y 2.3..3.3 V para un nivel alto alto.

También debe permitir la corriente de fuga en el foto-transistor en su optoaislador TLP290-4 cuando está apagado, que encontrará en la hoja de datos como 0.1 uA máx.

Por lo tanto, su resistencia de pull-up puede permitirse caer 1 V a través de sí misma con 1.1 uA fluyendo a través de ella y aún ser detectada como lógica alta. Eso es aproximadamente 909 K pero sin margen de error y poca resistencia al ruido.

Su LED infrarrojo (IRLED) tiene una relación de transferencia del 50% en el peor de los casos. Su hoja de datos también especifica la corriente IRLED, IF, con cifras de 100 uA en las gráficas y figuras de ejemplo de 1 mA en las tablas para salida saturada, con un máximo de 50 mA. En un entorno ruidoso, como un automóvil, debe extraer una corriente de buen tamaño de su fuente de señal para estar seguro de que no se activa por el ruido. Habías aceptado 10 mA. Vamos a utilizar 5 mA. Esto impulsará el IRLED fuertemente pero no duro. Las sobretensiones transitorias en su entrada de detección pueden ser casi 10 veces más que las 12 V normales antes de que se acerque al máximo de 50 mA. así que es un circuito de entrada bien protegido.

Entonces, el resistor de la serie IRLED es: (12 - 1.2) / 0.005 = 2160 (use 2K2)

Con 5 mA a través de IRLED, el foto-transistor Ice (max) se puede tomar como 2,5 mA. Por lo tanto, el rango de corriente aceptable a través de la resistencia de pull-up es de 1.1 uA a 2500 uA.

Una resistencia de 10 K dibuja: (3.3 - 0.4) / 10000 = 290 uA

Esta es una buena opción: una buena recuperación, pero aún así solo es el 10% del máximo.

Por lo tanto, también puede usar las resistencias de pull-up internas programables en su MCU, que la hoja de datos le indicará que son equivalentes a 30..50 K o 7..14 K.

En sus cálculos, encontró la corriente IRLED declarada como 10 mA en un lugar, calculó la relación de transferencia actual y luego intentó extraer la corriente máxima que pudo de la salida, en lugar de la corriente que necesita.

La otra cosa que debe observar es que el voltaje de inversión máximo que puede tomar el IRLED en un optoaislador es muy pequeño para los estándares de diodos, algo así como que es común -2..3 V. Por lo tanto, necesitaría un diodo conectado a través del IRLED que conduce cuando el IRLED tiene polarización inversa para protegerlo. El TLP290-4 tiene estos integrados, por lo que no es necesario un diodo externo.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Entonces: use R1 = 2K2 para 5 mA de corriente IRLED y R2 = 10K y estará bien con sus pines de entrada del microcontrolador.

Puede invertir el estado activo de la señal en su software de forma gratuita, así como obtener las resistencias pull-up en su software de forma gratuita.

    
respondido por el TonyM

Lea otras preguntas en las etiquetas

Vi este circuito en respuesta al baño de agua con temperatura controlada, pero no entendí el funcionamiento y cómo se controlaría la temperatura [cerrado] ¿Puede un TRIAC fallar cerrado?