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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung verstehen (PWM mit FET und BJT)


Autor: Steffen (Gast)
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Hallo

Ich war auf der Suche nach einer Schaltung um über PWM eine LED zu 
dimmen, da bin ich auf folgendes gestoßen:

http://www.roboternetz.de/phpBB2/files/stromquelle_111.jpg

Nur leider verstehe ich sie nicht :-(

Ich würde ja jetzt sagen, dass der 10k R erst mal zur Strombegrenzung 
für den Port da ist. Schaltet man den Port auf High, wird der FET 
leitfähig und es fließt ein Strom durch den unteren Widerstand und durch 
die LED.

Nur was macht der Bipo da? Warum ist der so geschalten wie der ist? Kann 
man den nicht auch einfach weglassen?
Und wie berechnet sich dieser strombestimmende Widerstand (0,75Ohm für 
0,7A)???


Ich sitz hier wirklich schon eine Weile dran, aber komm nicht 
dahinter...
Ein kleiner Anstoß wäre sehr nett :)


Gruß
Steffen

Autor: Steffen (Gast)
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Oh anscheinend geht die Grafik nicht.
Nun, dann hier im Anhang.

Autor: Fritz (Gast)
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Der Bipolartransistor übernimmt hier eigentlich einen Hauptteil der 
Stromregelung. Der strombestimmende Widerstand liegt dazu parallel zur 
Basis-Emitter Strecke des Transistors, das hat zur Folge, dass bei einem 
Stromanstieg auch die Basis-Emitter Spannung steigt und damit der 
Tranistor die Gate-Spannung des FETs runterzieht (wodurch dann natürlich 
der Strom sinkt).

Die Schaltung würde theoretisch auch ohne den Bipolartransistor 
funktionieren, der LED Strom wäre dann allerdings von V_th des FETs 
abhängig. Diese ist in der Realität aber einer deutlich größeren 
Streuung unterworfen als die Basis-Emitterspannung eines 
Bipolartransistors.

In der Schaltung wird quasi die schlecht berechenbare Turn On Spannung 
des FETs durch den Bipolartransistor kompensiert.

Autor: Sven L. (friemler)
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Steffen wrote:
>
> Nur was macht der Bipo da? Warum ist der so geschalten wie der ist? Kann
> man den nicht auch einfach weglassen?
> Und wie berechnet sich dieser strombestimmende Widerstand (0,75Ohm für
> 0,7A)???

Das ist nichts anderes als eine Strombegrenzung im Zusammenhang mit dem 
FET. Der FET wirkt dabei als Spannungsgesteuerter Widerstand. Sollte bei 
höher werdendem Strom durch die LED die Basis-Emitter-Spannung über den 
Widerstand größer werden, so öffnet der Transistor seine 
Kollecktor-Emitter-Strecke und entzieht somit dem FET die nötige 
Gate-Spannung. Ego, der FET macht wieder etwas zu, bis der Strom wieder 
am Widerstand sinkt.

Weglassen kannste den bipolaren schon, aber dafür bräuchteste noch 'nen 
R in Reihe zur LED. (dafür entfallen dann der bipolare Transistor und 
der Widerstand)

Berechnung: R=.7V/I(LED)

Autor: Steffen (Gast)
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Vielen Dank!

Ich glaub ich habs verstanden :)
Das ganze hat also im Grunde erst einmal gar nichts mit der PWM zu tun 
und die Schaltung legt nur den maximalen Strom für die LED fest?

Und das Dimmen der LED funktioniert dann nicht durch eine 
kontinuierliche Zu- oder Abnahme der Spannung am Verbraucher sondern 
indem man die LED so schnell flackern lässt, dass das Auge je nach 
Tastverhältnis die LED entsprechend dimmt?

Die Schaltung könnte man dann ja auch noch für andere Zwecke nutzen. 
PWM-Regelung kleiner Motoren, Piepser, usw.

Autor: Kai G. (runtimeterror)
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>Und das Dimmen der LED funktioniert dann nicht durch eine
>kontinuierliche Zu- oder Abnahme der Spannung am Verbraucher sondern
>indem man die LED so schnell flackern lässt, dass das Auge je nach
>Tastverhältnis die LED entsprechend dimmt?

So ist es - dem ist eigentlich nichts hinzuzufügen :)

Außer vielleicht AVR-Tutorial: PWM

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Wäre die Schaltung eigentlich nicht noch simpler/besser wenn man den 
Transistor mitsamt dem Widerstand nach oben schiebt? Dann hätte der Fet 
noch etwas mehr U_GS zur Verfügung.
Wenn das Quatsch ist, könnte mir das mal einer erklären warum bei der 
Schaltung der BJT unten ist?

- wiebel

Autor: Steffen (Gast)
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Ich hätte da noch eine Frage:

Was muss ich machen, wenn ich eine induktive Last anschließen will 
(Motor)? Ist dann eine Freilaufdiode parallel zur Last nötig oder etwas 
anderes oder gar nichts?

Autor: Gast (Gast)
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Ja, ein Freilaufdiode würde ich auf jeden Fall einbauen, sonst kann sich 
dein FET recht schnell verabschieden.

Du solltest beim Anschluss eines Motors auch daran denken, dass dieser 
einen recht hohen Anlaufstrom haben kann. Den muss die Schaltung 
natürlich liefern können, sonst dreht sich da nichts ;-)
Das sollte abe bei einem kleinen Motor weniger zu einem Problem werden.

Autor: Steffen (Gast)
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Vielen Dank

Es ist ein kleiner 3W Motor. Der Anlaufstrom ist kein Problem aber eine 
Freilaufdiode hab ich jetzt mal noch reingeschaltet.

Autor: HildeK (Gast)
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Michael Waiblinger (wiebel42) wrote:
>Wenn das Quatsch ist, könnte mir das mal einer erklären warum bei der
>Schaltung der BJT unten ist?

Der Transistor soll ja die Gatespannung verkleinern, wenn der maximale 
Strom durch die LED erreicht ist. Er muss das Gate dazu in Richtung 
Masse ziehen. Den braucht man also dort.
Mit einem weiteren PNP-Transistor (plus einige Widerstände) kannst du 
den Fühlerwiderstand auch oben legen und über diesen den unteren 
Transistor öffnen.
Nötig ist das aber IMHO nicht, denn der FET muss ja nicht so 
aufgesteuert werden, dass er einen möglichst kleinen RDSon hat, sondern 
nur soweit, dass die 700mA fließen. Dazu ist, natürlich typabhängig, 
meist deutlich weniger Gatespannung notwendig. Ggf. einen entsprechenden 
FET-Typ auswählen.
Bei dem gewählten IRFD024 sehe ich im Datenblatt, dass es gerade so geht 
- aber bei niedrigen Temperaturen und je nach Streuung eventuell auch 
nicht. Ein Logic-Level-Typ wäre hier geeigneter.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Ich Doof ich, ja, nee is' klar, danke Hildek. Hab meine Augen woanders 
gehabt ich dachte der BJT wäre mit dem Widerstand zusammen ein Autarker 
Strombegrenzer, und als solcher einfach nur unten. Mir ist grade mal 
entgangen das der ja in der Tat direkt ans Gate geht.
Ich hatte die zwei-BJT Version die du ja auch erwähnst im Kopf 
(http://www.pollin.de/shop/downloads/D810037B.PDF).

- wiebel

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