Auch wenn die Gefahr besteht, dass ich nun ausgelacht werde. Wie werden die Widerstände in dieser kleinen Schaltung berechnet? Würde es so funktionieren oder ist es kompletter geistiger Dünnschi.. Klar: Grundlagen Klar: nach dem OHMSCHES GESETZ/FORMEL Aber was ist nun, wenn es mindestens zwei Unbekannte (IC…RC oder IB….RB ) gibt? Sauge ich mir ein paar Ohm oder mA aus dem Finger, um nun die anderen Unbekannten zu berechnen? Nach dem Motto: Hauptsache die Belastungsgrenzen des Transistors oder des µC werden nicht überschritten. Gibt es hierzu irgendwelche Richtlinien, Merksätze oder Eselsbrücken? Oder: Erfahrung ist alles? Ich würde mich jedenfalls riesig freuen, wenn ihr mich an eurem Wissen und Erfahrungen Teil haben lasst. Danke Gruß Lothi
Angehängte Dateien:
-
Schalter.jpg
240 KB
Lothar G. schrieb: > Klar: Grundlagen > Klar: nach dem OHMSCHES GESETZ/FORMEL > Aber was ist nun, wenn es mindestens zwei Unbekannte (IC…RC oder IB….RB) > gibt? > Sauge ich mir ein paar Ohm oder mA aus dem Finger, um nun die anderen > Unbekannten zu berechnen? > Nach dem Motto: Hauptsache die Belastungsgrenzen des Transistors oder > des µC werden nicht überschritten. > Gibt es hierzu irgendwelche Richtlinien, Merksätze oder Eselsbrücken? > Oder: Erfahrung ist alles? wikipedia meint zum Bipolartransistor in Emitterschaltung: "Das einfachste Modell besteht aus der Basis-Emitter-Diode und der durch den Basisstrom IB gesteuerten Stromquelle (genauer gesagt ein Stromsenke, da keine Energieerzeugung erfolgt) hin zum Kollektor IC. Der Transistor verstärkt den Basisstrom um den Faktor B. Voraussetzungen für die Gültigkeit des Modells sind: Die Basis-Emitter-Diode muss in Durchlassrichtung gepolt sein und die Basis-Kollektor-Diode in Sperrrichtung." Ib x B = Ic.. Dh.. fuer T1 bestimmt R1 den Basis-Emitter-Strom (begrenzt wohl nur die Last fuer PB2). Spannung an PB2 wird wohl nur zwischen 5V/GND wechseln. Damit kannst du den Kollektor-Emitter-Pfad steuern (bei 'nem B von ueblicherweise einigen 10.000 reichen also wenige uA aus PB2..). Wenn T1 voll ausgesteuert wird, liegt an der Basis von T2 GND an (ich glaub aber, dass aufgrund der Halbleiterstrecke Uce von T1 nicht kleiner als 0,6V sein kann.. oder sogar mehr falls es 2 Halbleiterstrecken sind, erschiess mich). Damit wird T2 'abgeschaltet'. Wenn T1 nicht leitet liegen an der Basis von T2 5V (dh. R2 bestimmt in diesem Moment den Ibe von T2). R2 muss man also so dimensionieren dass er als Pull-Up nicht all zu viel Leistung verbraet. Ok.. wenn ich nun nicht all zu weit vom Schuss bin ist das mit R3 aehnlich wie mit R2, nur das T3 ein FET ist der Spannungsgesteuert reagiert (im Gegensatz zu den Stroemen wie beim Bipolartransistor). Wichtig dafuer ist die Spannung am Gate. Wie gehabt.. T2 ist entweder ausgesteuert (leitend ueber C-E) oder nicht ausgesteuert (nicht leitend ueber C-E). Damit wirkt R3 wieder als Pull-Up und das Gate von T3 ist entweder an 12V oder fast GND (genauer 0,6V oder mehr bei ausgeteuertem T2). Damit wird dann der Strom ueber S-D von T3 gesteuert. Wenn ich jetzt nicht irgendwo Verstaerkungsfaktormaessig was uebersehen habe (so dass hier ueber T3 Stroeme analog gesteuert werden) wird im Endeffekt wirklich nur 12V auf den Laswiderstand gegeben oder nicht. Die Diode D2 dient wohl als Ueberspannungsschutz.. wohl sogar fuer den Fall dass anstatt ner Last ne Spannungsquelle angeschlossen wird. D1 als Verpolungsschutz?.. Jau.. so in etwa. Falls da nicht nochn Trick verborgen ist, wuerde ich R1, R2 und R3 so dimensionieren, dass sie nicht all zu viel Leistung verbraten, aber klein genug sind um die Transisoren durchzusteuern (R1 und R2 besonders).
Sehr schön erklärt, Joan bis auf ein paar Kleinigkeiten. Der Widerstand am Gate des MOSFETs (R3 also) ist so ne Sache für sich. Er soll natürlich nicht so viel Strom "verheizen", sollte also recht groß sein auf der einen Seite. Auf der anderen Seite sollte er den MOSFET schnell schalten lassen was wiederum einen großen Strom voraussetzt. Damit der MOSFET ja schaltet muss seine Gate-Source-Kapazität umgeladen werden und je mehr Strom fließen kann, desto schneller geht das. Hier kann man nur nach Geschmack dimensionieren. So als Hausnummer nehm ich dafür immer so 1 kOhm. Nun zum ersten Transistor hinter dem MOSFET. Im Sättigungsbetrieb, also wenn man den Transistor voll durchsteuert, dann kommt man mit Uce, je nachdem wieviel Strom man anfordert, sehr weit runter, deutlich unter 100mV. Wir haben hier ja den BC337. Zum Durchsteuern braucht man da für 1 mA Kollektorstrom (siehe MOSFET, wir wollen das Gate-Source-Kondensatorchen mit ca. 1mA Laden bzw., hier interessanter, entladen) grad mal 50 uA (die entsprechende Kennlinie sagt ein hFE von 200). Gehen wir beim ersten Transistor mal von dieser Größe aus dann muss also bei high durch R2 50uA fließen können. Ein zweites Kennlinienbild sagt für 1 mA Kollektorstrom ein Ube von nicht mal 0.5V vorher. Das nutzen wir doch mal:
Und so gehts dann beim anderen 337 weiter nur dass hier dann "nur" noch ein Ic von 50uA ansteht, also wieder Kennlinien anschaun ;)
Ahh, noch was ganz wichtiges zum MOSFET: Die Gate-Sorce-Spannung darf natürlich nicht überschritten werden sonst stirbt der MOSFET. Üblich, bei den MOSFETS (und auch beim hier abgebildeten IRF840), die ich verwende, sind Ugs(max)=±20V. Deshalb ist das hier relativ unwichtig da ja nur 12V anliegen. Aber vielleicht hast du einen anderen MOSFET.
@ Lothar G. (lothi) suche dir einen MOSFET mit niedriger Gatespannung aus der MOSFET-Übersicht aus, schließe den Ausgang des Controllers direkt ans Gate an und lasse den ganzen Bipolar-Quatsch weg. Spart 5 Bauteile. Grüße, Peter
Peter Roth schrieb: > suche dir einen MOSFET mit niedriger Gatespannung aus der > MOSFET-Übersicht aus, schließe den Ausgang des Controllers direkt ans > Gate an und lasse den ganzen Bipolar-Quatsch weg. Genau! @Lothar G. (etwas ausführlicher): Ist diese suboptimale Schaltung so schon in Stein gemeißelt, oder dürfen am Gesamtaufbau noch Änderungen vorgenommen werden? Wenn ja: - Warum braucht man gleich zwei Verstärkerstufen, um die Gate-Spannung für den Mosfet bereitzustellen? Ok, die zweite verstärkt die Spannung auf 12V, aber die erste könnte man weglassen. Die dadurch entstehende Signalinvertierung müsste softwareseitig korrigiert werden. - Muss der Mosfet unbedingt ein IRF840 sein? Der kann zwar bis zu 500V schalten, ich sehe da aber maximal 27,7V (12V Versorgung + Flusspan- nung D1 + Sperrspannung D2). Zum Vergleich ein IRLZ34N: * Er kann nur bis zu 55V schalten, was aber immer noch vollkommen aus- reichend ist. * Er hat einen RDSon von 35mΩ, der IRF840 einen von 850mΩ. Bei 4A Strom in eingeschaltetem Zustand verbrät der IRF840 13,6W (Kühlkör- per!), der IRLZ34N nur 0,56W. * Der IRLZ34N kann problemlos mit 5V Gatespannung angesteuert werden (Logic-Level-Mosfet), d.h. du kannst auch auf die Spannungsverstär- kerstufe verzichten. Die statische Verlustleistung steigt dann zwar auf (4A)²·46mΩ=0,74W, das ist aber immer noch so wenig, dass (wenn man die Schaltverluste außer Acht lässt) kein Kühlkörper benötigt wird. Durch den Verzicht auf beide Verstärkerstufen ist der Logik- pegel es Eingangssignals wieder der gleiche wie in der ursprüngli- chen Schaltung, so dass die Software nicht geändert werden muss. * Der IRLZ34N hat eine kleinere Gate-Kapazität, schaltet also bei gleicher Ansteuerung schneller, was niedrigere Schaltverluste bedeu- tet. * Der IRLZ34N ist etwas billiger. Fazit: Ersetze den IRF840 durch den IRLZ34N, da dieser für die Anwendung in jeder Hinsicht deutlich besser geeignet ist. Wenn die Schaltfrequenz im unteren Bereich (max. etwa 20kHz) liegt, kannst du auf R1, R2, R3, T1 und T2 verzichten und das Gate des Mosfet direkt (oder über einen 150Ω-Widerstand) an den µC anschließen. Einen Kühlkörper brauchst du wahrscheinlich nicht. Die Ausschaltzeit ist länger als in der ursprünglichen Schaltung, dafür ist die Einschaltzeit kürzer, so dass die Schaltverluste in Summe ähnlich liegen dürften. Ist die Schaltfrequenz höher als etwa 20kHz, wäre die Ansteuerung des Mosfets über eine Gegentaktschaltung aus zwei Transistoren (oder einen integrierten Gate-Treiber) in Erwägung zu ziehen, um die Schaltzeiten und damit die Schaltverluste deutlich zu senken.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.