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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik hilfe bei Transitorwahl


Autor: Vlad Tepesch (vlad_tepesch)
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Hi,
ich brauch eine Empfehlung für die Wahl eines geeigneten Transistors.

Ich möchte mit einem µC Lasten (LEDs mit PWM (200-400Hz)) schalten.
einmal max 400mA und einmal max 200mA

Bitte um eine Empfehlung für einen konkreten Typ, möglichst mit 
Erklärung warum.

Was würdet ihr empfehlen, bipolarer Transistor oder (logic-Level) FET.

Wie groß muss der Basiswiderstand beim bipol. Trans. sein?
FETs brauchen die ja nicht, wenn ich das ganze richtig verstanden habe.

gehäuse sollte möglichst TO-92 (oder ähnlich klein)

der Spannungsabfall über dem Transistor sollte möglichst gering sein 
(ist das V_{CE} im Datenblatt?)
Wie groß ist der bei FETs normalerweise? Bei Transostoren sind es ja 
meist so ca. 0.7V

: Verschoben durch Admin
Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Wie groß muss der Basiswiderstand beim bipol. Trans. sein?
Im Schaltbetrieb so, dass der Übersteuerungsfaktor etwa 10 beträgt.
Also ausrechnen: Ib = Ic geteilt durch Gleichtromverstärkung mal 10.

> ist das V_{CE} im Datenblatt?
Vcesat ist interessant.
> Bei Transostoren sind es ja meist so ca. 0.7V
Das ist Ube, Vcesat liegt evtl. zwar auch in diesem Bereich. Sie kann 
aber auch größer oder kleiner sein, das hängt vom Durchsteuerungsgrad 
ab.

> Wie groß ist der bei FETs normalerweise?
FETs haben einen Rdson, der z.B. 0,1 Ohm ist. Mit einem Strom vom 1 A 
ergibt sich ein Spannungsabfall von 0,1V. Das schaffen nur wenige 
Transistoren.

Autor: Vlad Tepesch (vlad_tepesch)
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Lothar Miller schrieb:
>> Wie groß muss der Basiswiderstand beim bipol. Trans. sein?
> Im Schaltbetrieb so, dass der Übersteuerungsfaktor etwa 10 beträgt.
> Also ausrechnen: Ib = Ic geteilt durch Gleichtromverstärkung mal 10.

Aber wo kommt diese 10 her?
In dem Artikel steht was von 2-10, woher weiß ich, wann ich 2 und wan 
nich 10 nehmen soll.

>
>> ist das V_{CE} im Datenblatt?
> Vcesat ist interessant.
>> Bei Transostoren sind es ja meist so ca. 0.7V
> Das ist Ube, Vcesat liegt evtl. zwar auch in diesem Bereich. Sie kann
> aber auch größer oder kleiner sein, das hängt vom Durchsteuerungsgrad
> ab.
>
>> Wie groß ist der bei FETs normalerweise?
> FETs haben einen Rdson, der z.B. 0,1 Ohm ist. Mit einem Strom vom 1 A
> ergibt sich ein Spannungsabfall von 0,1V. Das schaffen nur wenige
> Transistoren.

Das macht FET umso sympatischer.
Die 400Hz sollten noch kein Problem darstellen, oder?

Kannst du einen Typen empfehlen?
Ach ja - billig und verbreitet sollte er sein.

Autor: Michael (Gast)
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Buz11, IRFZ44N usw...ok, sind keine Logik-Level-MOSFETs aber du willst 
ja auch nicht viel Strom schalten, von daher wirst du so auch in der 
Nähe des Rds(on) sein, beim Buz11 bei ca. 40mOhm beim IRFZ44N bei ca. 17 
mOhm. Beide sind im TO220-Gehäuse. Muss es unbedingt TO92? TO220 ist ja 
nicht sehr viel größer. TO92, da wäre vielleicht der BS170 interessant. 
Bei 0.5A hat der ca. 1.5 Ohm Rds(on). Was soll denn geschaltet werden?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Aber wo kommt diese 10 her?
- Erfahrungswert
- Treiberleistung der Ansteuerung
- Toleranzen des Transistors
usw. usf.

> Die 400Hz sollten noch kein Problem darstellen, oder?
Nein. Tun sie nicht.

> gehäuse sollte möglichst TO-92 (oder ähnlich klein)
Wie sieht es mit SMD SOIC8 aus?

Autor: Vlad Tepesch (vlad_tepesch)
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Michael schrieb:
> Buz11, IRFZ44N usw...ok, sind keine Logik-Level-MOSFETs aber du willst
> ja auch nicht viel Strom schalten, von daher wirst du so auch in der
> Nähe des Rds(on) sein, beim Buz11 bei ca. 40mOhm beim IRFZ44N bei ca. 17
> mOhm. Beide sind im TO220-Gehäuse. Muss es unbedingt TO92? TO220 ist ja
> nicht sehr viel größer.
Ich wollt halt nur kein riesen Teil. to220 ist auch noch ok

>TO92, da wäre vielleicht der BS170 interessant.
> Bei 0.5A hat der ca. 1.5 Ohm Rds(on).
der sieht mir für die 400mA recht knapp aus.

>Was soll denn geschaltet werden?

Lasten (LEDs mit PWM (200-400Hz)) schalten. einmal max 400mA und einmal 
max 200mA


Lothar Miller schrieb:
>> Aber wo kommt diese 10 her?
> - Erfahrungswert
> - Treiberleistung der Ansteuerung
> - Toleranzen des Transistors
> usw. usf.
>
>> Die 400Hz sollten noch kein Problem darstellen, oder?
> Nein. Tun sie nicht.
ab wann gibt es sie denn?
da sich das Gate ja wie ein Kondensator verhält, fließt ja bei hohen 
Frequenzen doch ein größerer Strom.
was ist hoch? kHz, Mhz, Ghz?
>
>> gehäuse sollte möglichst TO-92 (oder ähnlich klein)
> Wie sieht es mit SMD SOIC8 aus?
bedrahtet sollte es schon sein.

siehe oben

Autor: Ben (Gast)
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brauchst du einen N- oder P-kanal FET? falls N-kanal kann ich dir für 
sowas den IRL3705 empfehlen, kann logik level und ist vom strom her 
overkill, wird bei deinen 400mA nichtmal ein grad warm werden. folglich 
sehr hoher wirkungsgrad und braucht keinen kühlkörper.

Autor: Michael (Gast)
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>der sieht mir für die 400mA recht knapp aus.

Dauer darf er 500mA, pulsmäßig sogar noch mehr. Reicht also. Bei der 
Kennlinie Rds(on) über Id sieht man, dass sich bei 0.5A ca. 1.6 Ohm bei 
5 V Ugs einstellen. Da du LEDs ansteuern möchtest dürfte auch dieses 
genügen.

>>> Die 400Hz sollten noch kein Problem darstellen, oder?
>> Nein. Tun sie nicht.
>ab wann gibt es sie denn?
>da sich das Gate ja wie ein Kondensator verhält, fließt ja bei hohen
>Frequenzen doch ein größerer Strom.
>was ist hoch? kHz, Mhz, Ghz?

Das kommt auf mehrere Dinge an:

1. Natürlich die Kapazität zwischen Gaten und Source
2. ton/toff-Zeiten
3. Auf die angelegten Spannungen

Zu vielen gibt das Datenblatt Auskunft. Ich hatte bisher noch keinen 
MOSFET in der Hand, der Probleme mit Frequenzen in zweistelligen 
kHz-Bereich hatte. Aber sonderlich viele hatte ich bisher auch noch 
nicht in der Hand ;):D

Autor: Ben (Gast)
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die probleme bei zu hoher frequenz fangen nicht im mosfet an, sondern im 
zugehörigen gate-treiber... der bekommt nämlich den strom ab, der zum 
entsprechend schnellen umladen des gate notwendig wird. bausteine wie 
der IR2113 haben nicht umsonst bis zu 2A maximalen ausgangsstrom.

bei schnell geschalteten brücken (high und low mosfet) gibts auch 
probleme mit der "miller charge" zwischen gate und drain. wenn die 
spannung am drain des unteren transistors schnell genug ansteigt kann 
sein gate so weit geladen werden, daß dieser ebenfalls leitend wird wenn 
es der treiber nicht schafft das gate entladen zu halten.

bei 400hz passiert aber gar nichts, da brauchst dir keine sorgen machen.

Autor: MaWin (Gast)
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> Buz11, IRFZ44N

Für 400mA ? Och nöö...


Man will keine grossen teuren Transistoren,
die zudem noch ausserhalb iherr Spezifikation betrieben werden,
sondern einfach was passendes, was zuverlässig seinen Dienst tut.

Richtig ist, dass Bipolar-Transistoren im Schaltbetrieb mit einer
Stromverstärkung von 10 veranschlagt werden, und bei 400mA damit
die 40mA Basisstrom zu viel für einen AVR-Ausgang sind.

Aber es gibt auch Bipolar-Transistoren, die mit 20 oder besser
spezifiziert sind. Also nimmt man keinen BC338 (spezifiziert mit
IC=500 bei IB=50) sondern einen BC368 (1A bei 100mA der bei 400mA
weit genug drunter liegt um auch mit 1/20 betrieben zu werden.

Wenn nun aber der AVR 32 solche 20mA Verbraucher steuern müsste,
wäre sein VCC-Anschluss überlastet. Mit ZTX1049 oder ähnlichen
Transistoren reichen 8mA als Basistrom. Der ZTX1049 ist also
eine gute Wahl selbst wenn man viele LEDs steuern will.


Lohnt sich der Einsatz eines Darlingtons? Aus uC Sicht sicher,
aus Sicht der LED weniger, denn sie bekommt ca. 1V weniger.
Bei 5V, abzüglich einer Diodenspannung von 3.6V und abzüglich
einer Sättigungsspannung von 1.1V beim BC517 bleiben 0.3V für
den Vorwiderstand. Der kann Schwankungen des LED
Spannungsbedarfs, die laut Datenblatt ja von 3.2 bis 4V reichen
könnten, also nicht mehr ausgleichen. Ein Darlington ist also
keine gute Wahl.

Ebensowenig ein kleiner MOSFET, wie BS170, denn dessen Drain-
Widerstand ist einfach zu hoch, er verliert 2V bei 400mA und
wird dabei auch noch heiss. Modernere MOSFETs sind besser,
aber irgendwie habe ich da Gefühl, als ob Vlad nicht unbedingt
ein SOT23 Gehäuse sucht. Wenn doch, gäbe es den DMN2170U und
ähnliche, die ebensogut wie der ZTX1049 wären, bei denen man
sich aber den Basis/Gate-Vorwiderstand sparen kann.


So ähnlich sieht es auch Zetex
http://www.diodes.com/zetex/_pdfs/5.0/pdf/ZE0422_d.pdf
kein Wunder, Marktführer bei dünngeschliffenen Siliziumchips.


Also je nach Beschaffungsaufwand:
DMN2170U
ZTX1049
BC368

Autor: Vlad Tepesch (vlad_tepesch)
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danke für die ganzen Tips und ausführlichen Erklärung und Darlegung.

Das mit dem Overkill hab ich vor allem bei dem IRL3705 gedacht.
Aber wiso soll das mit dem BUZ11 außerhalb der Spec sein?
Der langweilt sich vielleicht.

Die Darlingtons hab ich selbst auch schon verworfen aus dem selben 
grund.


Die Schlussfolgerungen zum BS170 kann ich auch nicht nachvollziehen.

Das Datenblatt, was ich hier habe sagt bei 400mA und 5V Ugs einen RDSon 
von 1,7Ohm und bei 200 und bei 200mA so 1,6Ohm.
Das macht einen Spannungsabfall von ca 0.7V.

wegen dem knapp bei dem BS170 mit 400mA:
Ich meine gelesen zu haben, dass man so ca. +50% nehmen soll.

Autor: Ben (Gast)
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ich nehm immer einen dickeren transistor als nötig. der hat dann auch 
die chance einen kurzschluß oder so unbeschadet zu überstehen. der BUZ11 
gehört eigentlich ins museum, ein IRFZ44N wird die aufgabe sicherlich 
machen. oder du suchst dir halt einen kleineren logik level FET, der 
IRL3705 ist halt der einzige den ich kenne.

Autor: Michael (Gast)
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>Die Schlussfolgerungen zum BS170 kann ich auch nicht nachvollziehen.

Kann ich auch nicht. Nach Datenblatt hat der BS170 bei 0.5A Id und Ugs 
von 5V weniger als 2 Ohm Rds(on). Ich mag in Mathe immer ne Niete 
gewesen sein aber bei mir fallen da über DS nicht mal 1V ab. Aber bei 
der Leistung hat MaWin recht. Mit rund nem halben Watt wirds dem BS170 
ohne Kühlung zu warm.

Ein IRFZ44N mag zwar zu viel können aber das stört ihn ja nicht wenn er 
"nur" 400mA leiten muss. Funktionieren wird er dennoch.

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

>>Die Schlussfolgerungen zum BS170 kann ich auch nicht nachvollziehen.

>Kann ich auch nicht. Nach Datenblatt hat der BS170 bei 0.5A Id und Ugs
>von 5V weniger als 2 Ohm Rds(on).

Man sollte sich nicht unbedingt von den typischen Daten leiten lassen 
sondern eher von worst case ausgehen. Und da ist der gute, alte BS170 
mit 400mA deutlich überlastet und deutlich hochohmiger (1,2 Ohm typ bei 
10V UGS, 5 Ohm max.!!!).
Gerade FETs streuen das bisweilen ziemlich.
Viel mehr als 100..150mA sollte man dem nicht zumuten.

MFG
Falk

Autor: Michael (Gast)
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Schau mal ins Datenblatt und da in die Kennlinie zu Rds(on) über Id. Da 
gibts ne nette Kennlinie zu Ugs=5V. Und da ist Rds(on) unter 2 Ohm 
angesiedelt. Sooo stark streuen Transistoren auch wieder nicht.

Autor: MaWin (Gast)
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> Die Schlussfolgerungen zum BS170 kann ich auch nicht nachvollziehen.

Ich hab in
http://www.fairchildsemi.com/ds/BS/BS170.pdf
Figure 2 geguckt und bei 4.5V Ugs einen Spannungsabfall vom 2
gelesen.

Dass das ein Faktor 2 war und keine 2V, hab ich übersehen.

Autor: Vlad Tepesch (vlad_tepesch)
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auf die kurven beziehen wir uns glaub ich alle grad, allerdings ist auf 
der Ordinate der Widerstand in Ohm aufgetragen und der ist bei 5V 
gate-Source-Spannung 1,7Ohm

aber ich plane jetz den für die 200mA zu nehmen und für die 400 nen 
buz11

Sehr große auswahl an FETs hatten die sowiso nicht im Elektronikladen.
Und da ich die dinger nicht erst ewig bestellen wollte, hab ich mir da 
jetzt mal einen geholt.
Bei der nächsten reichelt bestellung werd ich mir ein paar andere 
mitbestellen.

Nochmal danke an euch alle

Autor: Michael_ (Gast)
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Wie wäre es mit IRFD014 und weitere.
Mit 60V 1,7A 0,2 Ohm und DIP4 Gehäuse kann man ihn auch gut auf dem 
Steckbrett  verwenden.
Man kann solche auch gut aus alten Festplatten wiedergewinnen.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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ausgelötet??

Autor: Jens G. (jensig)
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BSS295 - Logiclevel, 1,4A, 0,3Ohm, TO92 - ist noch was nötig? Der grenzt 
schon fast an Idealismus für Deine Zwecke - nicht zu viel, nicht zu 
wenig. Nur die Bezugsquelle mußt Du noch selbst rausbekommen ;-)

Autor: Michael (Gast)
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>Nur die Bezugsquelle mußt Du noch selbst rausbekommen ;-)

Beim großen F kann man prima nach MOSFET-Parametern sortieren/suchen und 
da findet sich locker was passendes aber wollen wir es den Leuten so 
einfach machen? ;)

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Großes F ? Ist mein Gehirn heute behindert? Ich komme nicht drauf. Bei 
mir gibts nur R, C, T, D, M, F, R(2). Dürften so alle wichtigen sein.

Autor: GasT (Gast)
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Farnell

Autor: mhh (Gast)
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>Großes F ? Ist mein Gehirn heute behindert? Ich komme nicht drauf. Bei
>mir gibts nur R, C, T, D, M, F, R(2). Dürften so alle wichtigen sein.

R, C, T, D, M, -> F <- , R(2)

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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lol... Farnööööö :D

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ah ja. Eigentor. Vielleicht heute einfach zu viel Bäume gefällt.

Autor: Michael (Gast)
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Das waren wohl eher ganze Wälder statt nur Bäume xD

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Die Wälder säge ich nachts ;-)

Ne echt. Ist mir nicht aufgefallen. Werde wohl langsam senil. Ciao 
µC.net - es war nett mir dir, aber die Altersabsteige äh -heim hat kein 
Internet.

Es waren auch nur ein paar dickere Äste, damit Hundchen nicht wieder im 
nächsten Jahr die schweren Äpfel auf die Birne kriegt. Hey, der war gut. 
Da funzt ja doch noch was.

Autor: TrippleX (Gast)
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Wie wäre es mit einen IRF7805 oder soetwas in der Richtung?

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