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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistorfrage


Autor: Björn (Gast)
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Hallo,

ich versuche mich grad ein wenig mit Mikrocontrollern zu beschäftigen.
Meine Elektronikkenntnisse sind allerdings nicht die Besten.

Ich will jetzt eine Infrarotdiode (soll ein Signal mit 36Khz senden)
und eine andere LED (zum Anzeigen, dass was passiert) mit einem Atmel
µC steuern.
Die Dioden haben zusammen einen Durchlassstrom von 130mA.
Den Ausgang des µC soll man nun ja nicht mit mehr als 10mA belasten.
Also brauch ich wohl 'nen Transistor zum Schalten.
Ich hab bloß keine Ahnung, was man da für einen nimmt. Kann mir
vielleicht jemand ein passendes Modell nennen (am Besten wäre es, wenn
es das bei reichelt gibt)?

Und dann hab ich dazu noch weitere Fragen:
Die Diode(n) will ich direkt an die 5V-Spannungsversorgung hängen. Wie
berechne ich den Vorwiderstand bzw. wie fließt der Transistor in die
Rechnung mit ein?
Und wie groß muss so ein Basiswiderstand des Transistors sein?

Ich habe bereits ein wenig in diesem Forum nach den Antworten gesucht,
bin aber nicht wirklich schlau aus dem geworden, was ich da so gefunden
hab.

Vielen Dank im Voraus.

Autor: Malte (Gast)
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Erstmal brauchst du eine Duchlassspannung der Dioden. Die liegen
irgendwo zwischen 1,2V und 3,7V. Der von dir so genannte
"Durchlassstrom" ist wohl eher der maximal zulässige Strom. Der
Spannungsabfall zwischen Kollektor und Ermitter liegt irgendwo bei 0,05
- 0,2V und spielt hier wohl erst mal eine untergeordnete Rolle.
Was für ein Transistor genommen wird ist relativ egal, hauptsache er
schafft die 130mA dauerhauft (und hat hier villeicht noch ein wenig
Reserve). Villeich BC875 o.ä.

Nehmen wir mal eine Verstärkung von 100 des Transistors an, so müssten
zwischen Basis und Ermitter mindestens (130mA/100) 1,3mA fließen, wobei
hier 0,7-0,8V abfallen. Der Vorwiderstand darf also höchstens
(5V-0,8V)/1,3mA = 3,23kOhm betragen. Übersteuern wir die Basis ein
wenig und nehmen einfach 1kOhm :-)
Bei 1KOhm liegt im Worse-case Fall der Strom bei 5mA (5V/1KOhm) und
somit unterhalb der erlaubten 10mA.

Damit dürftest du dann die Vorwiderstände der Dioden selber berechnen
können.

Ach, und du solltest für die Kontroll LED und die IR LED getrennte
Vorwiderstände nehmen - den Transistor dürfen sie sich aber teilen.

Autor: Robert (Gast)
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@Björn,

oder nimm einen BS170, der ist spannungsgesteuert und hat genug reserve
beim Strom. Malte's Berechnung sieht dann etwas anders aus, am Mosfet
fällt keine fixe Spannung ab sondern er bringt ca. 5Ohm on Widerstand
mit. Vorteil ist man spart den Basiswiderstand. Als SMD geht ein
BSS123.

Robert

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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@ Malte,
bei einem Transistor als Schalter nimmt man einen Übersteuerungsfaktor
(klassisch 5), damit der Schaltvorgang auch (von den Flanken) zügig
abläuft.
MW

Autor: Klaus (Gast)
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@Malte

Wie kommst du auf die Stromverstärkung von 100 beim BC875? Laut
Datenblatt hat der mind. 1000. Bei 130mA und Vce = 10V sogar 3750.

Autor: Michael (ein anderer) (Gast)
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@Michael Wilhelm:

Naja, der Basisstrom für die Sättigung ist keine Naturkonstante in Höhe
von 1/5. Das kommt nämlich ganz schön auf den Transistor drauf an...

Und mit den Flanken hat das relativ wenig zu tun, sondern viel mehr mit
der Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung, die nämlich in der
Emitterschaltung im Schaltbetrieb möglichst gering sein soll.

Für schnelles Ein- und Ausschalten, also für die Flanken, arbeitet man
mit einem Kondensator über den Basiswiderstand
(Beschleunigungskondensator).

Kleines Beispiel, um den BC368 bei 135mA Kollektor-Strom in die
Sättigung zu fahren, reichen bereits 2mA Basisstrom aus. Die
Kolletor-Emitter-Sättigungsspannung beträgt dabei bereits weniger als
0,1 Volt. Viel mehr Basisstrom bringt da kaum noch etwa.


@Klaus:

Woher soll er die 10 Volt nehmen, wenn er nur 5 Volt zur Verfügung hat
und ausserdem noch die Durchlassspannung seiner Infrarot-LED abziehen
muß?


@Björn:

Bei Deinen Gegebenheiten empfehle ich Dir eine Kollektor-Schaltung
(Emitterfolger). Das funktioniert natürlich nur, wenn die
Durchlassspannung Deiner Infrarot-Led so bei maximal 3 Volt liegt.
Ansonsten wird's knapp mit dem Dimensionieren.

Der Emitterfolger hat den Vorteil, dass er bei 38KHz auch noch
ordentliche Signale liefert, und kein Wischi-Waschi wie die
Emitterschaltungen die den Transistor in die Sättigung fahren.

Dazu kommt die Basis direkt an den Mikrocontroller-Pin, ohne
Widerstand. Der Kollektor des NPN-Transistors an die 5 Volt, und an den
Emitter schliesst Du über einen Widerstand in Reihe mit der Infrarot-LED
nach Masse an.

Dann rechnest Du in etwa: 5 Volt - 0,8 Volt - Durchlassspannung für
Deine Infrarot-Led. Dieses Ergebniss teilst Du durch den gewünschten
Strom (0,13 Ampere bei Deiner Infrarot-LED) und erhälst somit den
Widerstand.

Welche Transistoren hast Du zur Verfügung?

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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@ Michael (ein anderer),
wir haben uns missverstanden. Naturkonstante, Blödsinn, nein, wenn ein
Transistor als Schalter dimensioniert wird und man nur den
Stromverstärkungsfaktor heranzieht zur Berechnung des
Basisvorwiderstandes, ist es möglich, daß der Transistor (vorausgesetzt
ein fauler, schlechter Typ, Fabrikation unteres Limit) ganz eben noch im
A-Betrieb fährt. Und das reduziert die Schaltzeiten. Und der Faktor 5 (5
x mehr Basisstrom als nominell nötig) ist eine Faustformel.
MW

Autor: Björn (Gast)
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Erstmal danke für die zahlreichen Antworten.

@Michael (ein anderer):
Die Infrarot-LED hat eine Durchlassspannung von 1,3V. Das sollte also
nicht das Problem sein.

Die Transistoren wollte ich mir jetzt erst bestellen. Darum hab ich
praktisch jeden üblichen Typ zur Auswahl. ;-)

Autor: Malte (Gast)
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@Michael Wilhelm:
Ich hatte das Datenblatt grade nicht zur Hand (nur eine Tabelle, in der
alle Transistoren die ich verwende mit Pinbelegung und dauerhafte
Strombelastung eingetragen sind). Die Verstärkung von 100 war eine
ziemlich pessimistische Schätzung, in der Annahme, dass diese wohl von
den meisten gebräuchlichen Transistoren erfüllt werden würde.

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