Hallo, ich weiß, daß dieses Thema schön öfter mal auf der Tagesordnung stand und ich schäme mich ehrlich gesagt, warum ich als Informationselektroniker da nicht von alleine drauf komme. Ich habe mir eine Scahltung gebaut in welcher ein Transistor 3,3V Vorsorgungsspannung ein oder ausschaltet. Nachdem ich die Scahltung aufgebaut habe und das Schaltverhalten des Transistors prüfen wollte viel mir auf, daß der Transistor zwar schaltet, doch leider "frisst" er mir 0,7V von meinen 3,3V auf. Daher das Bauteil, welches ein oder ausgeschaltet wird hat dann nur noch 2,6V übrig. Ich habe die Grundschaltung mal als Datei in den Anhang gelegt. Der Collector liegt permament auf 3,3V. Am Emiter ist somit der R-Last (also das zu schaltende Gerät) und an der Basis ist über einen 1k Widerstand ein µC, welcher eben den Transistor Leitend oder Sperrend machen soll. Nachdem ich den fehler bemerkt habe, habe ich sofort mal im Internet nach ähnlichen "Transistorschaltern" gesucht, dabei ist mir aufgefallen, daß fast alle diese Schaltungen den R-Last am Collector haben und der Emiter auf Masse liegt. Nun liegt ja die Vermutung nahe, daß dies schon einen Grund hat :) Allerdings sollte ja theoertisch der Collector-Emiter Widerstand sehr gering sein, wenn der Transistor eingeschaltet wird, daher dürfte ja kein Unterschied darin bestehen, ob der R-Last am Collector oder Emiter hängt oder irre ich mich da jetzt? Mir geht es vor allem darum, warum mein Schalter nicht ganz so funktionieren möchte, allerdings suche ich nun auch nach einer Lösung die Schaltung zum laufen zu bringen ohne sehr große Änderungen im Layout vornehmen zu müssen. Vielleicht kann mir jemand dabei helfen mein Berufsschulwissen zum Thema "Transistor als Schalter" wieder etwas aufzufrischen. Vielen Dank im Vorraus...
Wenn du mit nem mikrocontroller schalten willst, nimm am besten einen mosfet - du brauchst keinen zusätzlichen basisswiderstand, und keinen permanenten strom aus dem controller.
@Buchmann: ja könnte ich dann für folgende Projekte einfach mal versuchen, bei diesem Projekt ist mir der ständige Strom eigendlich egal :) So ich habe mal auf einer Lochrasterplatte mal schnell einen Schalter aufgebaut, wie man ihn zu tausenden im Internet findet. Daher R-Last sitzt beim Collector, der Emiter geht auf Masse und über die Basis wird natürlich geschaltet. Bei dieser Scahltung habe ich über R-Last den gewünschten Spannungsabfall von 3,3V, d.h. über den Transistor fällt in diesen fall keine 0,7V Spannung ab. Mal sehen, ob ich das so irgendwie in mein Layout unterbekomme. Aber die spannende Frage lautet: Warum fällt bei meinem Schalter 0,7V über E-C ab und bei den anderen Schaltern nicht? Der einzige unterschied besteht ja nur darin, daß R-Last am Emiter hängt anstatt an Collector.
Hi weil ein NPN-Transistor schlicht und einfach nicht für diese Schaltung geeignet ist. Nimm einen PNP und invertiere die Ansteuerung. Matthias
>Der einzige >unterschied besteht ja nur darin, daß R-Last am Emiter hängt anstatt an >Collector. und darin das der Kollektor seine Masse nicht direkt, sondern über eine LED (Spannungsabfalle) bezieht
Das Problem in ähnlicher Form hatte ich auch schon einige Male - so ganz erklären kann ich mir das auch noch nicht. Trotz E-Technik Studium ! Egal, ich habe in ähnlichen Fällen einfach nen Darlington eingesetzt. Funktionierte bei mir prima und braucht keinerlei Änderungen am PCB.
Hallo, Wie du schon richtig bemerkt hast, "frisst" ein Transistor beim Durchschalten 0,7V auf, das ist der übliche Halbleiterdrop und der ist leider auch nicht so leicht zu unterbinden. Die einfachste Methode ist in der Tat die, ein Mosfet zu benutzen. Ich würde ein N-Channel Mosfet nehmen, Source (aka Emmitter beim Transistor) auf Masse legen, und zwischen Vdd und Drain (bei Transistor der Kollektor) die zu-schaltende Last. Mosfets haben einen Ohmschen Widerstand im On-State. Ein Buz71A zum Beispiel hat 0,1Ohm RDS(On). Dies bedeutet, wenn im ON-Zustand (also Voll-durchgesteuert) ein Strom von, sagen wir mal, 10Ampere fließt ist U= R*I U= 0,1 * 10 U = 1 Hier beträgt der Drop 1V bei 10Ampere im ON Zustand (Der Transistor hat hier in der Regel 0,7V Drop, allerdings steigt dieser auch bei hohem Strom drastisch an !) Hier mal das Datenblatt von dem BUZ71: http://www1.jaycar.com.au/images_uploaded/BUZ71.PDF In letzter Zeit sind mir folgende kleine nützliche Bauteile aufgefallen: "BTS 432" Ein "Highside Switch": http://www.ortodoxism.ro/datasheets/infineon/1-BTS432E2_20030926.pdf und ein "BTS 117" ein "Lowside Switch": http://www.infineon.com/cmc_upload/0/000/008/620/BTS117.pdf Zur Erklärung: Diese Bausteine haben einen Logikeingang (5V/0V) ob diese auch mit 3,3V am Eingang funktionieren weiß ich nicht, aber dafür gibts die Datenblätter. Steuern kann man damit eine sehr hohe Last, wie uns das Datenblatt verrät. Gerade der BTS432 ist ein Schalt-wunder. Zur Erklärung Highside/Lowside: "Highside switchen" nennt man, wenn man die Schaltung wie folgt aufbaut: Vdd->SCHALTER->LAST->GND Der Schalter (hier der HIGHSIDE Switch) schaltet also einfach gesagt die "Plusleitung" vom Verbraucher AN und AUS. Wenn man "Lowside switcht" meint man das Gegenteil: Vdd->LAST->SCHALTER->GND Der Schalter schaltet die "Minus-Leitung" des Verbrauchers AN und AUS. Nunja über die Nützlichkeit eines Lowside Switches lässt sich streiten.. aber die Highside Switches sind interessant, zumal sie mit 0-5V "bedient" werden und zum Teil 40V und mehr Schalten können bei extrem hohen Strömen und gleichzeitig einem extrem niedrigen Spannungsabfall im ON-Zustand. Leider hat dies auch seinen Preis, Reichelt will für den BTS432 3,15. Der BTS432 hat aber auch einen "kleinen Bruder", den BTS409. Hat keine so hohen Leistungswerte, kostet dafür aber auch "nur" 1,60. (Datenblatt: http://www.ortodoxism.ro/datasheets/infineon/1-BTS409L1_20030925.pdf) Nunja, den Ausgang der Geschichte kannst du dir Sicher selber denken, ein Highside Switch aus normalen Mosfets aufzubauen ist nicht so einfach wie gedacht. Ein Lowside Switch schon (einfacher N-Channel wie oben erwähnt). Entweder du nimmst einen N-Channel und benutzt ihn als Lowside Switch (so ein BUZ71 kostet läppische 50ct) oder du kaufst ein BTS409 bzw BTS432 wenn du unbedingt aufs Highside-switchen angewiesen bist. hth Simon
Nun ja, dann muß ich das ganze eben als gegeben hinnehmen und bei den nächsten Projekten die Schalter anders planen. Der Tip mit dem PNP war Goldrichtig... da brauche ich ja nichtmal das Layout zu ändern sondern einfach die Programmierung etwas angleichen... danke für die Lösungsvorschläge... ein schönes (rest)wochenende wünsche ich euch allen bei mir wird jetzt weitergebastelt :)
Hi die 0,7V sind natürlich viel zu viel für einen ordentlich übersteuerten Transistor. Bis hinunter zu 0,1V kann man durchaus erreichen wenn man den Transistor nicht bis an seine Grenzen ausreizt. Matthias
@Simon Küppers: das hört sich wirklich interessant an. Hatte mich noch nicht so ausführlich mit schaltern befasst, da bis jetzt fast immer die leistung der Pins des µC ohne Probleme ausgereicht hat. Aber in Zukunft kann man die sicher gut gebrauchen, gerade dann wenn man eben mal etwas mehr Steuern muß als nur 3,3V oder 100mA stellen diese eine einfache alternetive gegenüber komplexeren Transistorschaltern da.
Hallo, Ich habe gerade nochmal nachgeschaut, leider funktioniert so ein BTS432 / 409 nur bis 5V an der Stromversorgung :(
@Beeblebrox: > so ganz erklären kann ich mir das auch noch nicht. > Trotz E-Technik Studium Na, wie lange studierst Du schon? Eine Woche? Einen Monat? @Netbandit: Die ca. 0,7 Volt Spannungsabfall werden nicht ursächlich von der Kollektor-Emitter-Strecke erzeugt, sondern von der Basis-Emitter-Strecke. Die Basis-Emitter-Strecke ist ja nichts anderes als eine Diode, und an einer Diode fallen rund 0,7 Volt ab. Wenn Du nun an die Basis 3,3 Volt anlegst, kann am Emitter maximal 2,6 Volt anliegen, weil eben 0,7 Volt Spannung über die Basis-Emitter-Diode abfallen. Wenn der Emitter positiver als 2,6 Volt werden würde, in Deinem Beispiel z.B. 3 Volt, wäre die Differenz zwischen Basis und Emitter nur 0,3 Volt. Aber bei 0,3 Volt kann die Basis-Emitter-Diode gar nicht leiten, also fliesst auch kein Strom in die Basis rein und der Transistor schaltet auch nicht. Deine Schaltung nennt man Kollektorschaltung bzw. Emitterfolger. Emitterfolger heisst das Ding auch weil die Spannung am Emitter der Spannung der Basis 'folgt', aber eben mit ca. 0,7 Volt weniger. Wenn Du die Last zwischen VCC und Kollektor hängst und den Emitter an Masse, hast Du eine sogenannte Emitterschaltung. Wenn Du dann einen Strom an die Basis legst, stellt sich dort eine Spannung von ca. 0,7 Volt gegenüber des Emitters, bzw. der Masse ein. Ein bipolarer Transistor (also kein Mosfet etc.) ist ein Stromverstärker. D.h. den Strom den Du in die Basis reinschickst, versucht der Transistor verstärkt (z.b. um den Faktor 500) zwischen Kollektor und Emitter fliessen zu lassen. Dazu veringert der Transistor effektiv seinen 'Widerstand' zwischen Kollektor und Emitter solange, bis der gewünschte (verstärkte) Strom fliessen kann. Wenn Du nun aber z.B. in die Basis 1mA Strom reinschickst, möchte der Transistor 500mA zwischen Kollektor und Emitter fliessen lassen. Wenn aber durch Deine Last nur 100mA bei einer bestimmten Spannung fliessen können (z.b. 33 Ohm Widerstand bei 3,3 Volt), dann kann der Transistor seinen 'Widerstand' zwischen Kollektor so klein machen wie er will, es nützt aber nichts. Diesen Zustand nennt man Sättigungsbetrieb. Im Sättigungsbetrieb verhält sich die Kollektor-Emitter-Strecke wie ein kleiner Widerstand von einigen Ohm (je nach Transistor) und darum fällt daran nur eine relativ kleine Spannung ab. Darum muss der Strom der in die Basis eines Transistors fliesst ausreichend groß sein. Denn die Stromverstärkung eines Transistors ist zum einem fertigungstechnisch großen Schwankungen unterlegen und hängt zum anderem vom Kollektorstrom ab. So hat ein Feld-Wald-Wiesen-Transistor bei kleinen Strömen (so bis ca. 1mA) z.B. eine Stromverstärkung von vielleicht 250, und bei großen Strömen (z.b. ca 100mA) nur noch ein Stromverstärkung von vielleicht 50 oder noch weniger. Das kommt eben immer auf den Transistortyp drauf an. Meine Erklärung hier ist nur sehr vereinfacht; vor allem ist die Beschreibung mit dem 'Widerstand' der Kollektor-Emitter-Strecke nicht wirklich korrekt. In Wirklichkeit funktioniert's ein wenig anders, nämlich mit gesteuerten Stromquellen (Stromsenken) und Innenwiderständen usw. Aber für den Anfang genügt meine obige Beschreibung...
Ups, hier nochmal Ich :) Möglich wäre wirklich ein PNP, man könnte aber auch ein P-Channel Mosfet nehmen. Diese Schalten bei etwa 5-6V wenn an Source ( war doch so oder?) 12V anliegt. Da du ja nur 3,3V schalten willst, kann die Gatespannung wesentlich geringer ausfallen. Eines musst du allerdings beachten: wenn du zB das Gate auf Vdd ziehst, sperrst du den p-Mosfet komplett, er öffnet sich ganz langsam bis die Basisspannung unter eine bestimmte Schwellspannung tritt (Abhängig von U(Drain) oder Source? hm), dann ist er ganz geöffnet. D.h. bei Massepotenzial am Gate ist er im Prinzip Immer voll geöffnet. Vortel auch hier wieder niedriger On Statewiderstand. Ein IRF5305 dürfte wohl ausreichen, kostet 67ct bei Reichelt.
@Michael: Ja deine Erklärung ist absolut richtig, hätte ich aber auch selbst drauf kommen können, denn damals in der Berufsschule habe ich den anderen solche Dinge immer erklärt :-) Danke dir, damit ist das ganze jetzt sogar noch richtig untermauert... Es ist wirklich schade, in meinem Beruf bekommt man zwar eine gute Ausbildung im Bereich der Grundlagenelektronik, doch nach der Lehre hat man nur noch mit der Praxis etwas am Hut und wenn man bei einem TV einen fehler sucht ist man eben leider nur noch selten dazu gezwungen auf die Grundlagen der Elektronik zurückzugreifen. Wie gesagt habe ich das Problem bei diesem Projekt mit einen PNP Transistor gut lösen können, die Schaltung arbeitet jetzt genau so wie ich es brauche. Ich habe zuästzlich noch einen 10k Widerstand parallel zum Lastwiederstand an den Emiter rangehangen, damit im OFF-Zustand die Spannung schneller abgebaut wird.
Ich hatte auch schon meckern wollen, was die Jungs so beigebracht bekommen... zu langsam, Mist. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-99373.html#99373 http://www.sprut.de/electronic/switch/pkanal/pkanal.html http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-8662.html#8662 Viele Grüße AxelR.
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.