您的电路充当光隔离器的 5 至 10 mA 电流源驱动器。在较低的电压下会少一些。
这里的“技巧”是 BFR30 是 JFET(结场效应晶体管)而不是更常见的(现在)MOSFET,其行为与 MOSFET 根本不同。
BFR30 数据表在这里。它本质上是一个“耗尽模式”设备,当 Vgs=0 时完全开启,需要 Vgs 为负才能将其关闭。将 Vgs 设为正会导致栅极电流流动(与 mOSFET 不同),因为通常反向偏置的栅极源极二极管会导通。(允许的 Igs absmax 为 5 mA - 参见数据表)。
当栅极连接到源极时,晶体管导通并充当电流源,在 Vds = 10V 时,Ids 为 5 mA 最小值和 10 mA 最大值。见数据表。
要关闭晶体管,Vgs 必须为负。
Vds absmax 显示为 +/- 25V,以便设置电路中的最大允许电压。
图 3 显示了在 Vds = 10V 时对于各种 Vgs 值的预期电流 Id,并显示了典型的最小和最大曲线。
图 4 显示了从 0 到 10V 的各种 Vds 值的 Ids 与 Vgs。当 Vds 达到 10V 时,电流已经趋于平缓以接近电流源 - 随着 Vgs 越来越负,电流越来越小。
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Q1:所以 R18 只是充当分压器,降低 Vsupply - Vds @5mA max?
Q2:5V 电源作为最小输入是否就足够了?
在说 5mA 时,R18 上的压降 = I x R = 0.005 x 100 = 0.5V,因此它会影响可用电压,但影响不大。
它的主要作用是在 D18 导通时充当大量输入尖峰的电流限制器 - 没有它,D18 将尝试接受瞬间发送的任何能量 - 这可能是致命的。
要设计这样的电路或查看它是否会在给定条件下工作,您需要使用最坏情况值。对于组件,“最差”可能是最大值或最小值,具体取决于它如何影响电路。
在这种情况下,有 3 个非线性部件串联(二极管、GET、光电二极管),因此一种简单的方法是做出最小的假设集,插入该假设集的最坏情况参数,然后确定它是否在该假设下工作假设集,以及它的边界有多接近。
我找不到与给定名称匹配的光耦合器,因此我选择了 Digikey 销售的最便宜的一个,以作为示例。这里的价格- LTV817,一个 37c,10k 数量 7.6c。
BFR30 JFET 数据表在这里:
BAV100 二极管数据表在这里:
LTV817 pto 数据表在这里:
假设:5 mA 电流。
使用数据表:
20 mA 时的最差光电二极管 Vf = 1.4V(典型值为 1.2V)。
正如将要看到的,它在 5 mA 时会稍微低一些,但 1.4V 很好。
5 mA 时的 BAV103 二极管 = 约 0.7V。使用 0.8V 以确保安全。期待更低。
R18 压降 = 0.5V。
在 Vin = 5V 时,FET 的平衡 = 5 - 0.5 - 0.7 - 1.4 = 2.4V。
JFET 数据表 图 4 显示了在 Vgs = 0 时的 Ids 与 Vds 的典型值。/ Vds ~= 1.25V at 4 mA Vds ~= 1.6v at 4.5 mA Vds = 2.25V at 5 mA
这些是典型的电压。在 Vgs = 0V 和 Vds = 10V 时,Ids 为 ~= 4 / 6 / 10 mA。
把所有的东西搅拌在一起,烤到变软,我得出的结论是,最坏的情况你可能得不到 5 mA,而你几乎肯定会得到 4 mA。
该光电器件最便宜的版本在 4 mA 时的 CTR 为 50%,因此在 Vout opto = 10V 时您将获得 2 mA 输出。
如果您尝试使用 5V 电源获得 5V 的轨-轨电压摆幅,则 10k 负载电阻器将为您提供每指定输入 mA 所需的 2 倍至 4 倍的摆幅。
所以,是的,它可以在许多应用中以 5V 工作。
可能是4V。
对 3V 感到非常不满。