¿Cuál es el propósito de estos diodos en este circuito optoaislador?

Encontré este circuito que creo que es para aislar una señal de alto voltaje a un nivel seguro para GPIO de un microcontrolador de 3.3V.

Mi pregunta es cómo demonios funciona este circuito... Hay 2 niveles de alto voltaje (28v y 12v) y BE_OPEN es una señal de ~24V/0V... que creo que proviene de un botón pulsador.

¿Qué hace V16 aquí? ¿No bloquea ninguna corriente que intente ir al pin n. ° 3 del optoacoplador?

¿Qué pasa con Z3 (diodo zener)... qué sucederá si lo quitamos y hacemos un corto a tierra?

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¿Dónde encontraste este protector ESD inadecuado? No siempre el diseño web es óptimo. Este es subóptimo.
¿Es este un interruptor aislado galvánico de PLC genérico o algún diseño operado por botón específico de la aplicación con precauciones adicionales para voltajes ESD inducidos de longitud de cable larga? ¿A cuánto tiempo está limitada esta interfaz de diseño de cable? 5m? 50m? El motivo es la capacidad de carga de ESD de 100 pF a 200 pF/m para las pruebas de confiabilidad de ESD.
@SunnyskyguyEE75 Se trata de un modelo de ascensor en miniatura, así que sí, hay un cable bastante largo para conectar el botón al procesador.

Respuestas (2)

No tendré tiempo de explicarlo todo. Pero no dude en hacer otra pregunta con más información de diseño de fondo.

Pero el TVS tipo CA es un diodo back-back dual zener especial. ingrese la descripción de la imagen aquíEl TVS actúa como un zener bipolar de absorción de fuerza bruta de 600W. Pero esto puede provocar diafonía con corriente de diafonía de fuga. Un análisis completo no es posible sin un diseño geométrico. Básicamente, un buen diseño, pero aún puede causar fallas.

Las clasificaciones de potencia de pulso de referencia ingrese la descripción de la imagen aquí se miden mediante el uso de pulsos generados en laboratorio que están diseñados para simular pulsos en cables causados ​​por rayos cercanos. Estas formas de onda se denominan formas de onda exponenciales dobles. Una forma de onda estándar utilizada en circuitos telefónicos es una forma de onda de 10 x 1000 μs, lo que significa un tiempo de subida de 10 μs y un tiempo de caída de cola de 1000 μs al 50% V. La industria alimentada por CA utiliza transitorios más cortos (con una impedancia más baja) que a menudo se prueban con 8 x 20 us impulsos de sobretensión. A menudo, los transformadores de potencia pueden pasar a través de este voltaje si el nivel excede la protección de suministro o está acoplado capacitivamente o el impulso puede ser inducido a través de la corriente del pararrayos del edificio que viaja hacia abajo (con suerte) no demasiado cerca del hueco del ascensor.

Un cable sensor de elevador largo parece una gran antena, por lo que se necesitan filtros y baja impedancia para atenuar el ruido de impulso de sobretensión y RF, ¡pero no demasiado bajo como para que conduzca 100A!

La onda está definida por Vpk, Tr, Td o, a veces, Isc. Los requisitos de prueba a menudo están dictados por los estándares de seguridad de la industria primero, luego los estándares regionales y luego los estándares nacionales. entonces estándar internacional. A veces se define por Voc y otras veces por Isc, short-cct.

Ambos modos han sido compatibles con TVS debido al rango dinámico muy alto (<<1uA a >10A), tiempo de respuesta rápido y baja resistencia. Tenga en cuenta que estas formas de onda no son formas de onda de potencia. Son formas de onda de tensión o de corriente. Para medir la potencia de pulso pico, se deben medir tanto el voltaje como la corriente y los picos deben multiplicarse para obtener la potencia de pulso pico.

NÓTESE BIEN

Para atenuar el pulso de entrada aplicado, el transitorio de entrada debe tener una impedancia mucho más alta que el TVS. Sin embargo, si esto da como resultado una corriente de alta velocidad de respuesta, el diseño del circuito y los filtros deben evitar la diafonía con las salidas cercanas aisladas de alta impedancia que están desequilibradas.

La resistencia incremental de TVS, Zs a 58 V = 1,3 Ω mín. (consulte el texto del gráfico agregado) Este televisor tiene una capacidad de potencia de pulso máxima de 600 W a una onda de 10/1000 μs, lo que significa 58 V a 10,4 A.

SI se indujo un pulso de 10 A en el TVS, a una ruta de CC externa ópticamente aislada, todavía existe el riesgo de diafonía en los suministros, los planos de tierra y la proximidad al pullup de 10k (R41), por lo que una capacitancia de derivación, C127 reduce la velocidad de respuesta a 10nF*10kΩ = 100us es esto puede resultar en fallas de nivel lógico a menos que sus rutas de señal/tierra estén cuidadosamente diseñadas para no causar diafonía reactiva con la señal de tierra aislada de 3.3V. Esto significa que los 36 V y 24 V están aislados excepto por alguna capacitancia e inductancia de fuga desconocida y la diafonía debe ser menor que exceder Vcc/2R = 3.3/20k = 165uA aquí o >100 db por debajo de un pulso de entrada de 10A.

Este es un intento de simular el voltaje de impulso inyectado repetido descargado desde un límite de 10nF a través de un espacio de chispa. El Opto se definió como una fuente de corriente controlada por corriente con ganancia = CTR = 0.3ingrese la descripción de la imagen aquí

Esta mejor atenuación es el límite de 100nF que debe aumentarse a >=1uF de cerámica con un límite de película para derivar los efectos piezoeléctricos.

AQUÍ está mi antigua explicación de cómo funciona la protección CMOS ESD. Un gran límite después de los primeros 10K ayudaría en este caso a hacer lo mismo con las resistencias HV WW y los límites de película en 2 etapas con Sch. diodos, por lo que la relación serie R a diodo R es de aproximadamente 10k:100R para un diodo ESD de chip y 10k:5R para un diodo Schottky discreto de 250 mW. Esta "lata" proporciona una protección robusta con abrazaderas de 2 etapas de baja corriente y una tapa de derivación con cuentas de ferrita, si se hace correctamente.

Z3 es un supresor de transitorios bidireccional de 36 V, como dos zeners de 35 V en serie espalda con espalda. Está ahí para limitar el recorte de cualquier voltaje entrante a no más de 36 V (en realidad, más como 40 V. 36 V es el voltaje máximo que se garantiza que no recorte. (hoja de datos, página 3))

V16 evita que una posible señal de +20 V ((36 V - P12V) atenuada por R139 y R140) aparezca en el LED del optoacoplador y lo dañe. Sí, bloquea la corriente, pero su trabajo principal es evitar el voltaje inverso.

La señal de 240 Vac debe tener limitación de corriente externa o Z3 fallará.

¿Entiende que los diodos TVS tienen un voltaje de sujeción agudo al igual que los diodos zener? 40 voltios forzados a través de un diodo TVS de 36 voltios lo quemaría rápidamente.
La protección debe resistir las pruebas ESD y EFT para cumplir con IEC sobre perturbaciones ambientales. No es un buen diseño tener TVS en derivación a menos que esté aislado y protegido o en un plano de tierra, entonces ¿por qué molestarse con TVS?
Entiendo que el voltaje de ruptura en la hoja de datos está entre 40,0 V y 44,2 V, con un voltaje de sujeción máximo de 58,1 V (a 10,4 A). mouser.com/datasheet/2/240/…
Nota: el valor de 36 V se define en la página 3 de la hoja de datos.