Hi, ich habe gerade eine Schaltung mit 9 (voneinander unabhängigen) NPN-Transistoren gelötet. An jeder Basis hängen 10kOhm, soweit so gut. Nun habe ich mir gedacht, daß ich an einem Collector meine Vcc -100mV oder so bekomme. Von wegen. Es hängt stark von der Last, sprich den gezogenen mA, ab. Mehr mA bekomme ich bei einem 1kOhm-Basis-Widerstand. 1.) Soll ich also gleich nur 10 Ohm verwenden und gut ist's? Aber warum heißt es dann immer 10kOhm als Richtwert? 2.) Ich dachte immer, wenn an der Basis 800mV anliegen, schaltet der Transistor komplett (!) durch. Das ist richtig, oder? Wie kann ich ausrechnen, welchen Widerstand ich für welchen Strom brauche? Vielen Dank im voraus! :-) Sebastian
Hallo, Du kannst auch mal 2,2kOhm probieren. Meist hast Du aber mehr als 100mV Spannungsabfall am durchgeschalteten Transistor. zu 2: Den erforderlichen Basisstrom entnimmt man dem Kennlinien-Diagramm des Transistors und rechnet dann den Widerstand aus, den man benötigt, um bei gegebener Ansteuer-Spannung minus den 0,7V Ube auf den geforderten Basisstrom zu kommen. Gruß
Wenn Du bei einem NPN-Transistor als Schalter am Kollektor eine Spannung von Vcc-0,1V messen willst, liegst du wohl etwas falsch. Normalerweise werden NPN-Transistoren mit dem Emitter an Masse gelegt. Am Kollektor befindet sich dann die Last und am anderen Pol der Last befindet sich Vcc. Deine Beschreibung lässt mich vermuten, dass Du die Transistoren irgendwie falsch betust. Könntest Du mal Deine Schaltung mal bitte posten? Dann kann man dir besser helfen. Im Normalfall berechnet sich der Vorwiderstand aus der angelegten Schaltspannung und der Spannung, die über die Basis-Emitter-Strecke abfällt. Der Strom der über diesen Weg fliesst berechnet sich aus dem Verstärkungsfaktor B des Transistors. Bei Standardtypen liegt der so bei 500. Willst Du also 100mA schalten, brauchst Du mindestens einen Eingangs-(Basis-)Strom von 200µA. Da man Transistoren gerne mit Faktor 3-5 übersteuert, um sicher zu gehen, dass sie auch wirklich schalten, nimmt man einen Basis-Strom von 1mA (=1000µA) an. Schaltspannung: 5V, Basis-Emitter-Spannung: 0,7V => Spannung über Vorwiderstand: 4,3V Strom über Vorwiderstand:0,1mA = 0,001A Ergibt einen Vorwiderstand von 4,3kOhm Gruß Rahul
so einfach ist das nicht:-) 10k ist in deinem Fall falsch, 10R wären auch falsch, die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen. Zur Dimensionierung: der ordinäre Bipolar im Emitterschaltung ist ein Stromverstärker. Also der Kollektorstrom ist um ein entsprechendes Vielfaches höher als der Basisstrom. Im Umkehrschluss heisst das, der Basisstrom ist abhängig vom geforderten Kollektorstrom. Leider ist die STromverstärkung keine Konstante, sie ist von Typ zu Typ und von Exemplar zu Exemplar verschieden und auch noch vom Arbeitspunkt. Generell gilt: bei höherem Kollektorstrom nimmt die Stromverstärkung ab. Man nimmt den garantierten Wert der Grosssignalverstärkung, liegt bei üblichen Transistoren im Bereich von 30-50, kann auch mehr oder weniger sein, im Zweifelsfall ins Datenblatt schauen. Dann den geforderten Kollektorstrom, dividiert durch die Stromverstärkung, dann nochmal mit 2 multiplizieren, wenn nicht höchste Schaltgeschwindigkeit gefordert ist (Übersteuererung verlängert die Ausschaltzeit des Transistors), und schon hast du den nötigen Basisstrom. Beispiel: Kollektorstrom 500mA, Stromverstärkung 50, -> Basisstrom 10mA *2=20mA. Wird der Transistor von einer 5V-Quelle gesteuert, berechnet sich der Basiswiderstand zu (5V-0,7V)/20mA=215R, gewählt wird 220R. Zu hoher Basisstrom bringt nichts mehr ausser zus. Verlustleistung und verlängerten Schaltzeiten.
Grob gesagt, wirken Transistoren bei hohem Basisstrom als Schalter und bei niedrigerem eher als Verstärker, so dass der Basisstrom ziemlich linearen Einfluss auf den Kollektorstrom hat. Die Verstärkung kannst du den Kennlinien aus dem Datenblatt entnehmen oder pi mal daumen auch messen. Mein Conrad-Multimeter hat z.b. so eine messvorrichtung, wo man den Transistor hineinstecken kann und er zeigt die ungefähre Verstärkung an.
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Hallo, vielen Dank zunächst für die Erklärungen! :-) @Chris: Du hast recht, es sind einige 100mV! Ich werd' jetzt auch im Datenblatt nochmals genauer nachschauen! @Rahul: Ich habe es etwas unglücklich beschrieben, das stimmt. Ich messe zwischen Collector und Vcc. Die Schaltung hatte ich aber trotz allem so aufgebaut, wie Du es auch beschrieben hast, siehe Anhang! Danke auch für das Rechenbeispiel! Jetzt habe ich endlich mal einen Anhaltspunkt! :-) Wenn ich zwischen Collector und GND messe, bekomme ich dann die "Verlustspannung" des Transistors? @crazy horse: Hm, also dann doch nicht immer pauschal 10Ohm, schade! ;-) Dir auch nochmals vielen Dank für die Rechnung! Ich bin mir jetzt nur nicht ganz sicher, ob ich von einer Verstärkung 50x oder 500x - wie Rahul meinte - ausgehen soll. Sind die Unterschiede so immens? Naja, vielleicht sagt das Datenblatt mehr dazu... @Christof: Mein Multimeter zeigt nur mV-Angaben, z.B. 350mV. Sind das die 350mV die vom Emmiter hin zum Kollektor "verloren" gehen? @ALLE: Wenn ich mit dem MC eine LED per Transistor steuern möchte, eignet sich hier eher ein NPN-, oder PNP-Transistor oder ist das egal? Wo liegen Vorteile? Vielen Dank nochmals an alle! :-) Sebastian
Ich habe das Gefühl, dass du grad Strom (in Ampere) mit Spannung (in Volt) durcheinander bringst, kann das sein? Was für eine Last willst du denn speziell betreiben? Wie viel mA braucht denn deine Last zum Betrieb? Die Frage, ob du NPN oder PNP brauchst, lässt sich darauf zurückführen, ob du möchtest, dass der Transistor schaltet, wenn dein Pin low oder high ist. Einige Microcontroller können das eine besser ab als das andere, aber das hängt von deinem controller ab.
Hi Christof, eigentlich verwechsle ich Spannung und Strom nicht! Meinst Du wegen dem "verloren" gehen. Ich meinte damit, daß meine Spannung zwischen Collector und Vcc gegenü+ber GND und Vcc um einige 100mV geringer ist. So wie bei einer Diode auch einige 100mV durch die Überwindung der PN-Schicht verloren gehen. Meine Lasten sind unterschiedlich, eine 40mA, die andere 200mA. Falls der Unterschied zwischen PNP und NPN nur die "Ansteurung" über die Basis ist, dann bleibe ich natürlich beim NPN, ist für's Programmieren bequemer! :-) Ich dachte nur, daß das eine oder andere noch elektrische Vorteile hätte. So wie beim MC, der mehr mA bei LOW als bei HIGH liefert. Man soll LEDs - wenn überhaupt - ja an Vcc hängen und GND vom MC beziehen und nicht umgekehrt! Sebastian
Okay, jetzt weiss ich was du meinst. Die "einigen 100mV" sollten ca 0.7V sein. "Einige 100mV" klang so nach viel weniger als 700mV. Du hast schon richtig gesagt, dass einige µC mehr mA an einem vertragen, der LOW ist als an einem, der HIGH ist. Das wäre bei direkter Beschaltung einer Last von besonderer Bedeutung, wenn du das aber über einen Transistor machst, musst du darauf achten, dass dein Basisstrom eben nicht zu gross wirst. Wenn du größere Lasten schaltest, brauchst du also evtl. auch einen Transistor mit ausreichender Verstärkung, da du sonst deinen Pin wieder zu stark belastest. Sollte dein µC also wirklich verschieden viel Strom vertragen, abhängig von LOW/HIGH, wäre es besser, PNP zu nehmen, wenn du eben grosse Lasten, schwache µC oder schwach verstärkende Transistoren zur Hand hast. Was für Transistoren benutzt du denn?
Hi Christof, ich verwende NPNs und den AVR Mega128. Ich denke, daß es bei meinen geringen mA-Strömen an der Basis noch egal ist, ob PNP oder NPN. Das war auch nur ein Beispiel von mir. Ich wollte viel mehr auf andere (!) Effekte anspielen, die meine Wahl ob PNP oder NPN, beeinflussen könnten. Ich meinte nur, daß ich diesen speziellen Effekt bei µCs auch nicht kannte und es ja sein kann, daß es noch andere Gründe gibt... Mit "einigen 100mV" meinte ich eigentlich schon so 350mV, die mein Multimeter angezeigt hat, und nicht 700mV. Was zeigt das Multimeter dann an? Collector-Emitter-Spannung? Was für ein Alternativ-Bauteil gibt es, wenn ich nicht so viele mV "verlieren" will? Mosfets? Danke ncohmals! :-) Sebastian
Ich hätte genauer Fragen sollen. Es gibt auch verschiedene NPNs, also was steht auf den Transistoren drauf? Die aktuellen AVRs (ATmega etc.) können bei LOW und bei HIGH gleich viel vertragen. Das ist aber eben µC-spezifisch. Ich hatte bisher immer so 600-700mV Spannungsdifferenz, aber da fehlt mir auch die Erfahrung zu, um mit sicherheit etwas daraus zu schliessen. Bei Mosfets hört mein Halbwissen dann auch schon auf, da müssten dann mal andere ran :)
Hi Christof, ach so, den genauer Typ hast Du gemeint. Der NPN: BC547A (110-220 gain) (im Moment verwendet) Der PNP: BC557B (180-460 gain) (Alternative) Wobei die Verstärker-Angaben ja nicht so präzise sind... Liegt aber glaube ich auch wieder an der angelegten Spannung, der Strom, der fließt usw... Das mit der Spannungsdifferenz messe ich heute Abend nochmal genauer nach. Sebastian
Stromverstärkung von 500 bei nennenswerten Kollektorströmen kannst du vergessen. Schau dir zum Bleistift mal das an: http://www.schulseiten.de/elektronik/bohrplotter/download/BC337.pdf Da sieht man sehr schön die Abnahme der Stromverstärkung in Abhängigkeit vom Kollektorstrom, und auch die Tabelle ist aussagekräftig, 100..600 bei 100mA, aber nur noch garantierte 40 bei 500mA. Und wenn man 500mA schalten möchte, muss man eben mit den 40 rechnen. Ansonsten: Mosfets sind oft die bessere Wahl.
@Sebastian Du sagst Du hast Lasten bis zu 200mA, die BC54x vertragen aber nur max. 100mA. Ist mir eh unverständlich warum so viele mit den BC54x rummachen, nimm nen BC337 (NPN) oder BC327 (PNP). Die sind genauso billig, vertragen aber 500mA. Mit den BC3x7-40 Versionen der beiden Transistoren hast Du auch noch einen höheren Verstärkungsfaktor, und somit weniger Basisstrom was dem µC besser gefällt. Gruß, Maddin
Ich habe mal bei Reichelt unter MOSFETs geschaut, da sind gaaaanz viele verschiedene Kategorien mit verschiedenen MOSFETs jeweils ohne genauere Beschreibung. Gibt es irgendwo eine schöne Übersicht, welche Typen welche Eigenschaften haben? Für jeden Typ, der da zu sehen ist, eigens ein Datenblatt zu suchen, wäre ja bissel viel arbeit ;)
Hi, danke ertsmal wieder für die Antworten! :-) @crazy horse und @Maddin: Im Datenblatt sieht man das Ganez sehr schön, vielen Dank! Ja, dann werde ich wohl nächstes mal 100 Stück von den BC3x7nern bestellen. Ich hab' mir halt mal irgendeinen Typ rausgesucht und bestellt. Ich wollte nicht mehrere 100 Datenblätter durchkämmen! ;-) Nachher brauche ich das Alles in SMD. Kann ich da auch die BC3x7ner als SMD nehmen oder gibt's da noch speziellere Typen? @Christof: Genau das ist mein Problem. Es gibt Unmengen, welchen Typen nehmen? Und ich habe keine Ahnung, wie ich einen Mosfet als Schalter verwenden kann, ich muß aber auch nochmal in google suchen... Danke auf jeden Fall nochmals! Sebastian
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0510161.htm Musst am Gate eine Spannung anlegen. Das Schalten ist stromfrei. Es gibt wohl spezielle MOSFETs, die bei TTL-Pegeln durchschalten, legst du also 5V an, hat der MOSFET einen sehr kleinen Innenwiderstand von source zu drain, legst du 0V an, so sperrt er.
@Sebastian Als SMD Ersatz für den BC337 kannste den BC817, und für den BC327 den BC807 nehmen. Auch zu diesen beiden gibt es ausführliche Datenblätter von z.B.Philips. www.semiconductors.com -> Oben rechts bei 'Search' einfach BC807 eingeben. Gruß, Maddin
Bei den Mosfets kannst du z.B. IRL2203NS nehmen, der ist Logik-Level und hat 7mOhm. Ist leider im recht grossen D2PACK. Wennst ein kleineres Gehäuse brauchst, geh auf www.irl.com auf parametric search. Passend und klein wäre z.B. der IRLL3303 im SOT-223 Gehäuse, hat allerdings 31mOhm RDSon. Bei 200mA fallen dann am MOSFET 6mV ab und verbraten dann 1mW. Frag mich aber nicht wo du den bekommst, Reichelt hat keine IRLL.
Kann man die Kenndaten irgendwie aus dem Typennamen herdeuten?
Ich nehme an das L bei IRL steht für Logic-Level. Mehr sieht man aber nicht. Es haben aber die meisten Hersteller ein "Parametric Search" auf der Webseite, wo du die richtigen Bauteile rausfinden kannst.
Die irl.com-seite, die du angegeben hast, ist ein irischer Webseitenkatalog... sicher, dass die auch MOSFETs kategorisiert haben?
Wenn es trotzdem ein bipolarer Typ sein soll, es gibt auch integrierte Darlington-Transistoren, die haben dann eine Stromverstärkung von 2000-10000 (oder mehr).
das hatten wir hier schon mehrfach, ungeeignet, da hohe Restspannung.
Hat er geschrieben, was er schalten will? Bei 100V stören 2V Restspannung wohl kaum. Bei Leistungsschaltern im Kleinspannungsbereich wüßte ich nicht, warum man überhaupt noch Bipolartransistoren nehmen sollte.
Man legt den Basiswiderstand so aus, daß etwa 5% des Laststromes in der Basis fließen. Als Transistoren nimmt man japanische Typen; diese haben nahezu immer bessere Eigenschaften als die angestaubten BC und BD Typen.
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