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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik vorwiderstand berechnen für transistor


Autor: pflanze (Gast)
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Hallo zusammen.

ich tue mich gerade etwas schwer mit der berechnung eines 
vorwiderstandes für einen Transistor (2n3055)

ich möchte diesen als schalter betreiben:

VCBO Collector-Base Voltage (IE = 0) 100 V
VCER Collector-Emitter Voltage (RBE £  100W) 70 V
VCEO Collector-Emitter Voltage (IB = 0) 60 V
VEBO Emitter-Base Voltage (IC = 0) 7 V
IC Collector Current 15 A
IB Base Current 7 A

Ic = max. 10A @ 5 V
U1 = ca. 12 V (pwm signal)

habe gerechnet:

R= (U1-UBE) * Bmin / überst.faktor * Ic

Jetzt weiss ich aber nicht, was ich für Bmin und überst. faktor 
einsetzen soll...

kann mir jemand weiterhelfen?

Autor: Der Micha (steinadler)
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Hallo pflanze.

bmin ist die Verstärkung des Transistors, im Datenblatt als hFE 
angegeben.
als überst.faktor nimmst du einen Wert von 2 oder 3.

Autor: pflanze (Gast)
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Ja wohl min 20 max 70 steht unter hFE

habe 70 eingesetzt und faktor 3

dann erhalte ich einen R von 26.37 ohm. ist das nicht etwas niedrig?

Autor: Der Micha (steinadler)
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pflanze wrote:
> Ja wohl min 20 max 70 steht unter hFE
>
> habe 70 eingesetzt und faktor 3
>
> dann erhalte ich einen R von 26.37 ohm. ist das nicht etwas niedrig?

Klingt so.

Kommt allerdings drauf an, was das fürn Transistor ist.
Sag mal den Typ?

Autor: pflanze (Gast)
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Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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>Ja wohl min 20 max 70 steht unter hFE

>habe 70 eingesetzt und faktor 3

Du solltest lieber für hfe 20 einsetzen als 70, denn was machst du, wenn 
du ein Exemplar mit schwacher Verstärkung erwischt hast?
Steht da kein typisches hfe?

Schöne Grüße,
Alex

Autor: Der Micha (steinadler)
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Sag mal lieber, was du direkt machen willst.
Welchen Strom willst du mit diesem Transistor schalten?

Autor: pflanze (Gast)
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nein eben nicht. ist leer unter typ.
mit 20 ergibt sich 7 Ohm

ich möchte einen DC Motor damit betreiben angesteuert wird der transi 
mit einem PWM Signal

Die Quelle hat 5 V 10 A

Autor: Der Micha (steinadler)
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pflanze wrote:
> Die Quelle hat 5 V 10 A

Im DB steht, bei 10A Kollektorstrom hat das Ding eine Verstärkung von 
nur 5fach.

Autor: Karl B. (gustav)
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Der 2N3055 ist der Powertransistor.
Zum Beispiel in der 100 Watt Verstärkerendstufe sind zwei drin pro 
Kanal.
Diese haben, wie alle bipolaren Powertransistoren nur eine 
Stromverstärkung im Bereiche um die Zehn.
Also aus 1 Ampere Steuerstrom (Basis) werden am Collector 10 Ampere.
Das reicht doch ?
Will man mehr, muß man noch andere Treibertransistoren vor den BD130 
alias 2N3055 schalten. Zum Bleistift einen BD240 (bzw. 245)
Und davor noch einen BC140 (BC160 weiß nicht  genau welcher nun NPN oder 
PNP) und dann erst die NF-Ansteuerung mit den üblichen BC547 oder so.


Also, Du brauchst wohl noch Treibertransistoren davor.

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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In meinem steht etwas von 10x (siehe Anhang).
Für meine "Berechnungen" habe ich verwendet:

U_BE = 1,5V
h_fe = 10
Übersteuerungsfaktor ü = 1,5

Dann komme ich auf R = ((12V - 1,5V) *10) / (10A * 1,5) = 7Ohm
Verlustleistung im Widerstand P_v = 10,5V * 1,5A = 15,75W !!!

Was natürlich auch bedeutet, dass 1,5A in deine Basis fließen. Kann 
deine 12V-PWM-Quelle überhaupt so einen Strom bereitstellen? Sonst 
müsstest du ggf. einen zweiten Transistor vorschalten, als 
Darlington-Transistor.

Hast du mal über einen MOSFET nachgedacht? Wäre hier (Schaltbetrieb) 
vielleicht günstiger? (Kommt auch auf PWM-Frequenz an...)

Schöne Grüße,
Alex

Autor: pflanze (Gast)
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als min wert steht 5.

mit 5 ergibt sich eine Rv von 1.88 ohm ???

ich verstehe es nicht...

Autor: pflanze (Gast)
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aha. nein meine PWM Quelle bringt gerade mal ca. 16 mA (leistung des 
komparators)

ich habe da eben 2 schubladen stöcke voller bauteile, ich guck mal was 
da noch so in frage käme... aber ich glaube Fet's habe ich noch keine 
gesehen. aber darlington habe ich mal gelesen...

das wird ja ein monster vorwiderstand mit über 15 W...

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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>das wird ja ein monster vorwiderstand mit über 15 W...
eben. Deshalb die Frage ob ein FET denkbar wäre

Autor: Andreas K. (a-k)
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Kommt selten vor, dass man einen Boliden wie den 2N3055 direkt 
ansteuert, meist befindet sich der in Darlington-Schaltung. Warum das so 
ist hast du grad gemerkt.

Aber so praktisch der 2N3055 trotzdem oft ist: Als schneller Schalter 
ist er definitiv eine Fehlbesetzung.

Wie es weiter geht, hängt sehr stark von der PWM-Frequenz ab. Bei 
Motoren findet man immerhin nicht selten PWM-Frequenzen im KHz-Bereich, 
und da ist auch die direkte Ansteuerung eines MOSFET nicht unbedingt 
empfehlenswert, sondern man setzt MOSFET-Treiber ein, wahlweise diskret 
aus BC547/557 oder integriert.

Autor: pflanze (Gast)
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Die Frequenz ist variabel, ich erzege einen Dreiecksignal mit einem 
XR2206 und der ist von 1hz bis 1 MHz einstellbar..... und für so ein 
primitives DC motörchen kann man mit der frequenz ja problemlos etwas 
variieren....

Autor: Andreas K. (a-k)
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Wie "chen" ist denn das "Motörchen" (Spannung, Strom)? Mancher hier 
betrachtet 100W als dick, andere fahren mit 10KW-Trafos im Kofferraum 
mal eben Brötchen holen.

Autor: pflanze (Gast)
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hat 65W das motörchen also knapp 11 A bei 6 V.... aber nur unter 
volllast und das brauch ich nie. werde den etwa bei 10 bis 30% 
betreiben.

ich hab leider keine FET gefunfen aber ein Darlington. MJ900
ist leider nur ein spärliche datenblatt zu finden. hfe ist 1000 bei ic 
3A

http://www.halfin.com/comset/catalogue/MJ900-901-1...

den könnte man als treiber nehmen....

Autor: pflanze (Gast)
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hmm habe gerade gesehen das es ein NPN ist.... geht also nicht. 
weitersuchen....

Autor: JensG (Gast)
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also bei solch einem Motor würde ich grundsätzlich zu einem Mosfet 
raten. Darlington scheidet meiner Meinug bei 6V ohnehin aus, weil die 
eine recht hohe Sättigungsspannug haben (1-2V). Bei 6V bleibt da nicht 
mehr viel übrig.
Normale Hochstrom-Transistoren haben üblicherweise bei höheren Strömen 
auch so ihre Spannungsabfälle (der gute alte 2N3055 hat bei IC=10A und 
IB=3,3A bis zu satten 3V Abfall).
Wenn Du dagegen den guten alten Mosfet BUZ11 nimmst, dann hat der bei 
10A und Ugs=6V lt. Diagramm im Datenblatt gerade mal geschätzte 0,5V 
Abfall (ich vermute einfach mal, daß die Ansteuerschaltung ebenfalls mit 
6V läuft). Auch fällt hier der Basisstrom weg, weil wir bei Mosfets nur 
eine Gatespannung haben (abgesehen von den Umladeströmen der 
Gate-Kapazität). Ist also wesentlicher einfacher in der Ansteuerung 
(zumindest im unteren kHz-Bereich)

Autor: Andreas K. (a-k)
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MOSFET ja, aber da hier scheinbar nur 5V zur Verfügung stehen muss man 
auf die Höhe der benötigten Gatespannung aufpassen. Womit auch besagter 
BUZ11 draussen ist.

Autor: JensG (Gast)
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BUZ11 war nur ein Beispiel, und die 6V habe ich nur angenommen, weil 
(abgesehen, daß hier von 6V die Rede ist) es sich damit leichter 
argumentieren läßt :-)

Autor: JensG (Gast)
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ach ne, es war ja nur der Motor, der offenbar für 6V ausgelegt ist - 
also bei 5V musste wirklich einen anderen Mosfet suchen ...

Autor: pflanze (Gast)
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Die PWM Schaltung läuft mit 12V und der 6V Motor wird mit 5V gespiesen.

Kennt jemand von euch gleich einen Fet der in Frage käme, bevor ich mich 
in den 1200 Katalogseiten verrirre?

Ich habe mir das einfacher vorgestellt ;-)

Autor: Andreas K. (a-k)
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12V klingt gut, damit lässt sich jeder MOSFET gut ansteuern. Ein Blick 
in Standardbauelemente wirft dafür den IRF1010N aus, aber der olle 
BUZ11 geht natürlich auch. Siehe auch Mosfet-Übersicht. Davor 
beispielsweise einen ICL7667 als Treiber, oder ein BC547/557 Pärchen. Es 
stört hoffentlich nicht, wenn die GND Verbindung vom Motor geschaltet 
wird.

Autor: JensG (Gast)
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Was - noch einfacher vorgestellt? Ein Mosfet ist doch schon eine 
dramatische Vereinfachung ;-)

Autor: pflanze (Gast)
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Ja das wird schon so sein, nur kenne ich diese dinger eben noch nicht 
wirklich gut. natürlich mal theoretisch in der Schule durchgekaut, aber 
noch nmie wirklich damit gearbeitet und deshalb wieder alles vergessen.

kann ich den das gate nicht einfach direkt mit dem pwm ansteuern?

Autor: pflanze (Gast)
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dieser treiber verwirrt mich etwas.

also ist das wirklich so einfach?  Fet mit source an gnd und drain an 
motor. treiber an versorgungsspannung (12v/gnd). Pwm signal am treiber 
eingang, und treiber ausgang ans Gate und gut ist?

keine vorwiderstande und so...???

Autor: JensG (Gast)
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jo, so einfach ist das. Es kommt natürlich auf den Treiber drauf an, ob 
er noch irgendwelche Extrabeschaltung braucht oder nicht. Aber als 
Treiber reichen auch zwei billige Transistoren als Paar , z.B. BC327/337 
(npn/pnp). Beide Basen miteinander verbinden, beide Emitter verbinden, 
Collector pnp an Gnd, Collector npn an +12V. Basen werden mit dem µC 
Ausgang verbunden, die Emitter mit dem Gate. Der Rest vom Mosfet wie Du 
schon sagtest - Färtsch.
Der Treiber ist eigentlich dazu da, die Gate-Kapazität zum 
Umschaltzeitpunkt flott umzuladen, wofür ein höherer Strom kurzzeitig 
nötig ist, den der Treiber aufbringen soll, wenn die Ansteuerschaltung 
es nicht kann, und wenn es auf schnelles Umschalten ankommt (weil sonst 
der Mosfet zu heizen anfängt, wenn er sich zu lange im linearen Bereich 
aufhält, und dabei schon ordentlich Strom liefern soll)

Autor: JensG (Gast)
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achja - Widerstände brauchste bei diesem 2-Transistor-Treiber keine ...

Autor: pflanze (Gast)
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villeicht bin ich ja zu blöd aber wie ist die bepinnung bei dem IRF1010N 
? in dem DB steht dass nicht, ausser es ist wider einmal so ein: "das 
weiss man doch einfach fall"

https://www.distrelec.com/distrelec/datasheets.nsf...

Autor: pflanze (Gast)
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habs nun auch herausgefunden, probieren geht manchmal vor studieren... 
50/50.

@ JensG

habe deine transistorvorstufe gebaut, scheint zu funktionieren, 
allerdings nur mit sehr kleinen lasten. eine LED, glühbirne oder 
schwaches motörchen am FET funktioniert bestens, aber sobald die Last 
grösser ist also zb. mein 60W motor  werden die beiden treiber transis 
extrem heiss und nix geht am Verbraucher.... wiso werden die so heiss? 
ich dachte es sei eben gaunau dies der vorteil von Fet's, dass sie sich 
mit sehr wenig steuerstrom steuern lassen sollten?

was könnte falsch sein? faösche transis? hane ein BC556 und ein BC546 
genommen....

gruss

Autor: JensG (Gast)
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Haste mal ein Bild von deinem Aufbau, so daß man mal die Verbindungen 
zw. den Einzelteilen sieht? Die Treiber-T's sollten eigentlich nichts 
weiter von der Last spüren ...
BC546/556 sollten eigentlich gehen solange Du nicht zu hoch taktest (die 
hatte ich auch mal in einer Schaltung als Treiber zweier IRF3205 
parallel bei ~16kHz - wurden dabei nur mäßig warm - mal nur so als 
Richtwert - ging zumindest bei mir, auch wenn es nur 100mA T's sind ...)

Autor: pflanze (Gast)
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HI

habe es herausgefunden... habe den Fet anfangs eben doch nicht richtig 
beschaltet. einer musste leider sterben... witzig finde ich allerdings, 
das es mit dem falsch beschalteten fet mit kleinen lasten bis 10W 
trotzdem ging:-)

jetzt ist er richtig beschaltet und alles geht. der wird noch nicht mal 
hand warm bei 10A. Takte z.Z mit 549Hz daws sollte nicht zu hoch sein:-)

etwas anders: ich habe nun zwei fets also 2 PWM ausgänge. Mit jeweils 
einem schalter zwischen source und GND, kann ich die kanäle aus und 
einschalten. als kontrolle habe ich eine LED angebracht welche über den 
selben schalter also über GND ein und ausgeschaltet wird. wenn 
abgeschaltet wird glimmt die LED allerdings immer noch etwas. irgendwie 
muss die über source --> Fet etwas Masse bekommen. stört das den Fet? 
könnte der so kaputt gehen?

Autor: pflanze (Gast)
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nun sind beide fets wider hinüber, wiso denn? was ist nur falsch? sie 
wurden nicht mal warm als sie kaputt gingen. an was könnte dfas liegen?

Autor: Oli (Gast)
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Hallo,

ich vermute mal du hast in deiner Schaltung keine Freilaufdiode 
eingebaut. Bei Ausschalten induziert der Motor eine zu große Spannung, 
die deine Fets nicht ausgehalten haben.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@pflanze (Gast)

>etwas anders: ich habe nun zwei fets also 2 PWM ausgänge. Mit jeweils
>einem schalter zwischen source und GND, kann ich die kanäle aus und

Diesen Unsinn würde ich lassen. Dann hängt nämlich den Source in der 
Luft und zwischen Gate und Source können elektrostatische Entladungen 
das Gate zerstören. Zwischen Gate und Source sollte auch ein 15V 
Z-Diode.

Wenn schon Schalter, dann indie Vcc Leitung!

Zum Thema Freilaudiode siehe Relais mit Logik ansteuern

MFG
Falk

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