Seu circuito atua como uma unidade de fonte de corrente de 5 a 10 mA para o optoisolador. Um pouco menos em tensões mais baixas.
O "truque" aqui é que o BFR30 é um JFET (Transistor de Efeito de Campo de Junção) e NÃO um MOSFET mais comum (atualmente) e se comporta fundamentalmente de maneira diferente de um MOSFET.
Folha de dados BFR30 aqui . É essencialmente um dispositivo de "modo de depleção" totalmente ativado quando Vgs = 0 e exige que Vgs seja negativo para desativá-lo. Tomar Vgs positivo faz com que a corrente do gat flua (ao contrário de um mOSFET), à medida que o diodo da fonte de porta com polarização inversa geralmente conduz. (O Igs absmax permitido é de 5 mA - consulte a folha de dados).
Quando o gate está conectado à fonte, o transistor está LIGADO e atua como uma fonte de corrente com IDs de 5 mA min e 10 mA max em Vds = 10V. Veja a folha de dados.
Para desligar o transistor, Vgs deve ser negativo.
Vds absmax é mostrado como +/- 25V, de modo que define a tensão máxima permitida em seu circuito.
A Fig. 3 mostra o ID de corrente esperado em Vds = 10V para vários valores de Vgs com as curvas mín e máx típicas mostradas.
A Fig. 4 mostra Ids contra Vgs para vários valores de Vds de 0 a 10V. No momento em que Vds atinge 10V, a corrente se achatou para aproximar uma fonte de corrente - cada vez mais, à medida que Vgs é tomado cada vez mais negativo.
ADICIONADO
Q1: Então R18 atua apenas como um divisor de tensão, diminuindo Vsupply - Vds a 5mA max?
Q2: Uma fonte de 5V como entrada mínima seria suficiente?
Por exemplo, 5mA, a queda entre R18 = I x R = 0,005 x 100 = 0,5V, portanto afeta a tensão disponível, mas não muito.
Seu principal papel é atuar como um limitador de corrente em picos substanciais de entrada quando o D18 realiza - sem ele o D18 tentará aceitar qualquer energia enviada instantaneamente - o que pode ser fatal.
Para projetar um circuito como este ou para ver se ele funcionará sob determinadas condições, é necessário usar o pior valor possível. Para os componentes "pior", pode ser o valor máximo ou mínimo, dependendo de como isso afeta o circuito.
Nesse caso, existem 3 partes não lineares em série (diodo, GET, opto-diodo), portanto, uma abordagem fácil é fazer um conjunto mínimo de suposições, conectar os parâmetros do pior caso para esse conjunto de suposições e, em seguida, se funcionar sob esse conjunto de suposições e quão próximo é o limite.
Não consegui encontrar um acoplador óptico que correspondesse aos nomes dados, por isso escolhi o mais barato que o Digikey vende para fins de exemplo. Preços aqui - LTV817, 37c em unidades, 7.6c em quantidade de 10k.
Folha de dados do BFR30 JFET aqui: Folha de dados do diodo BAV100 aqui:
LTV817 pto datasheet aqui:
Suponha: corrente de 5 mA.
Usando folhas de dados:
No pior caso, opto-diodo Vf a 20 mA = 1,4V (típico de 1,2V).
Será um pouco menor em 5 mA, mas 1,4V é bom, como será visto.
Diodo BAV103 a 5 mA = cerca de 0,7V. Use 0.8V por segurança. Espere mais baixo.
Queda R18 = 0,5V.
Em Vin = 5V, isso deixa o saldo para o FET = 5 - 0,5 - 0,7 - 1,4 = 2,4V.
Folha de dados JFET A Fig 4 mostra Ids vs Vds típicos em Vgs = 0. / Vds ~ = 1.25V a 4 mA Vds ~ = 1.6v a 4.5 mA Vds = 2.25V a 5 mA
Essas são tensões típicas. Em Vgs = 0V e Vds = 10V, Ids é ~ = 4/6/10 mA.
Mexa todo esse lote e asse até ficar macio, e eu concluo que, no pior caso, você pode não obter 5 mA e quase certamente 4 mA.
A versão mais barata deste opto possui uma CTR de 50% a 4 mA, para que você obtenha 2 mA em Vout opto = 10V.
Se você estava tentando obter uma oscilação de tensão de 5V com uma alimentação de 5V, um resistor de carga de 10k fornecerá um balanço de 2x a 4x o máximo de oscilação por mA de entrada especificado que você precisar.
Então, sim, ele funcionará a 5V em muitas aplicações.
Provavelmente em 4V.
Ficando decididamente infeliz em 3V.
