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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Digitaler Transistor in LED-Treiberstufe


Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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Hi,

versuche gerade neue LEDs für eine Treiberstufe auszuwählen, da es schon 
eine bestehende Schaltung ist, kann ich erstmal nichts an der Schaltung 
ändern bzw. will ich auch erstmal nicht, da mich dieser Fall genauso 
interssiert. :)

Also bei der Schlatung handelt es sich ganz normal um eine LED 
Treiberstufe wie Sie auch hier im AVR-Tutorial zufinden ist, nur das der 
Vorwiderstand der LED zwischen Emitter und GND liegt. Außerdem wurde der 
digitale Transistor DTC114 verwendet. Dieser Transitor hat einen Basis- 
und Basis-Emitter-Widerstand von 10kOhm. Ich kann hier gerade keine 
Zeichnung einfügen, kann dies aber später nachholen.

Das Problem ist nun, dass von dem DTC114 keine U_ce Kennline im 
Datenblatt ist und sich U_ce mit dem Vorwiderstand der Diode ändert. Wie 
bestimme ich nun am besten den Vorwiderstand meiner LED?

Gruß
m0nKeY

: Verschoben durch Admin
Autor: Hubert G. (hubertg)
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Du solltest den Schaltplan herein stellen, dann bekommst du vielleicht 
Antwort.

Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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Ja, tut mir leid, hatte ja gesagt das ich in dem Moment kein Schaltplan 
einfügen könnte. Hier ist er nun im Anhang.

Autor: Michael (Gast)
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Ähm - bist du sicher, dass der DTC114 ein NPN-Transistor ist? Laut 
alldatasheet ist's ein PNP!

Wenn du die Schaltung partout nicht ändern willst/kannst, könnte man 
versuchen abzuschätzen, ob man den DTC114 nicht trotzdem im 
Reverse-Betrieb verwenden kann.

Autor: Sven (Gast)
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Für die Berechnung müsstest Du mal noch die Flussspannung, den Strom 
bzw. den Typ der LED rüberwachsen lassen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Sebastian B. schrieb:
> Das Problem ist nun, dass von dem DTC114 keine U_ce Kennline im
> Datenblatt ist und sich U_ce mit dem Vorwiderstand der Diode ändert.

Fuer Analoge Schaltung wie die hier vorliegen sind die Teile auch nicht 
gemacht. Die sind in ersters Linie rein zum schalten da daher der Name 
Digitaltransistor. In deiner Schaltung waeren R1 und R2 ueberfluessig.
Du kannst jetzt aus dem Datenblatt entnehmen bei welcher 
Eingangsspannung (UBE kann man hier Streng genommen nicht sagen) wieviel 
Kollektorstrom fliessen kann. Z.B steht im Datenblatt das bei 3V 10mA im 
Kollektor fliessen koennen. Wenn wir jetzt annehmen das der Ausgang vom 
Controller auf 5V liegt dann bleiben fuer den Emitterwiderstand rund 2V 
ueberig. Da der Transistor dafuer aber nicht spezifiert ist, ist das 
alles mehr sehr grossen Toleranzen behaftet. Also der Strom durch deine 
KQ ist sehr ungenau zu berechnen. Besser du schmeist das Teil raus und 
nimmst einen normalen Transistor oder du legst den Emitter auf GND und 
den Vorwiderstand in Reihe zur LED.
Uberigens ist das Teil laut Datenblatt ein PNP Transistor.

Autor: Hubert G. (hubertg)
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Wenn das tatsächlich ein DTC114 ist und der Emitter dann an der LED ist, 
dann berechnet sich der Widerstand aus (5V-Led-Spannung) / Led-Strom.
Ich weiss nicht ob dieser Transistor für diese Anwendung geeignet ist. 
Bei einer LED-Spannung von 2V sind nur etwa 0,23mA Basisstrom möglich, 
abzüglich noch der Strom durch den Widerstand R2.
R3 ist da noch nicht mit gerechnet.

Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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Michael schrieb:
> Ähm - bist du sicher, dass der DTC114 ein NPN-Transistor ist? Laut
> alldatasheet ist's ein PNP!
>
> Wenn du die Schaltung partout nicht ändern willst/kannst, könnte man
> versuchen abzuschätzen, ob man den DTC114 nicht trotzdem im
> Reverse-Betrieb verwenden kann.

Also,
erstmal ist das ein NPN Transitor, steht im Datenblatt von Rohm auf der 
der ersten Seite.

http://www.rohm.com/products/databook/tr/pdf/dtc114ee.pdf

Was meinst du mit "Reverse-Betrieb"?

Sven schrieb:
> Für die Berechnung müsstest Du mal noch die Flussspannung, den Strom
> bzw. den Typ der LED rüberwachsen lassen.

Den Typen der LED kann ich erst morgen angeben, da ich das momentan 
nicht einsehen kann. Aber es handelt sich natürlich um mehrer LEDs da 
ich sie ja qualifizieren will und wie ich den Vorwiderstand der LED 
berechne wenn der Vorwiderstand nicht zwischen Emitter und GND ist, 
sondern in Reihe mit der LED, weiß ich. Ich möchte eigentlich allgemein 
wissen, wie ich hier den Vorwiderstand errechne und nicht konkret bei 
einer bestimmten LED.

Helmut Lenzen schrieb:
> Fuer Analoge Schaltung wie die hier vorliegen sind die Teile auch nicht
> gemacht. Die sind in ersters Linie rein zum schalten da daher der Name
> Digitaltransistor. In deiner Schaltung waeren R1 und R2 ueberfluessig.

Ich dachte genau dafür wäre das eine super Anwendung, denn er schaltet 
ja auch nur eine LED ein und wieder aus. :D Und übrigens sind R1 und R2 
in dem DTC114 drin. Vielleicht hab ich mich etwas mit dem Transitor 
vertan bzw. genau handelt es sich um einen DTC114EKA. Da scheint es wohl 
unterschiede zu geben. Der Link zum Datenblatt steht weiter oben.

Helmut Lenzen schrieb:
> Wenn wir jetzt annehmen das der Ausgang vom
> Controller auf 5V liegt dann bleiben fuer den Emitterwiderstand rund 2V
> ueberig.

Der µC liefert 3,3V, es handel sich um einen Renesas R32C. Maximaler 
Strom ist gelaub ich 10mA, muss ich aber auch noch einmal nachpüfen.

Grüße
Sebastian

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Von dem Teil scheint es wohl verschiedene Datenblaetter zu geben.
Also bleiben wir mal beim NPN.



Sebastian B. schrieb:
> Helmut Lenzen schrieb:
>> Fuer Analoge Schaltung wie die hier vorliegen sind die Teile auch nicht
>> gemacht. Die sind in ersters Linie rein zum schalten da daher der Name
>> Digitaltransistor. In deiner Schaltung waeren R1 und R2 ueberfluessig.
>
> Ich dachte genau dafür wäre das eine super Anwendung, denn er schaltet
> ja auch nur eine LED ein und wieder aus. :D Und übrigens sind R1 und R2
> in dem DTC114 drin. Vielleicht hab ich mich etwas mit dem Transitor
> vertan bzw. genau handelt es sich um einen DTC114EKA. Da scheint es wohl
> unterschiede zu geben. Der Link zum Datenblatt steht weiter oben.

Dazu sind die auch gemacht. Aber dazu gehoert das der Emitter auf GND 
liegt und die LED mit Vorwiderstand am Kollektor . Nicht den 
Vorwiderstand im Emitterzweig. Das waere dann eine KQ.


>
> Helmut Lenzen schrieb:
>> Wenn wir jetzt annehmen das der Ausgang vom
>> Controller auf 5V liegt dann bleiben fuer den Emitterwiderstand rund 2V
>> ueberig.
>
> Der µC liefert 3,3V, es handel sich um einen Renesas R32C. Maximaler
> Strom ist gelaub ich 10mA, muss ich aber auch noch einmal nachpüfen.

Passt doch. Wenn der Emitter auf GND liegt kannst du den mit 3.3V 
ansteuern. 10mA Strom am Augang fuer die LED schafft der schon.

Laut Datenblatt:

Vi(on) 3V ergibt 10mA am Kollektor.
Viel mehr ist aber nicht drin.

Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Sebastian B. schrieb:
>> Helmut Lenzen schrieb:
>>> Fuer Analoge Schaltung wie die hier vorliegen sind die Teile auch nicht
>>> gemacht. Die sind in ersters Linie rein zum schalten da daher der Name
>>> Digitaltransistor. In deiner Schaltung waeren R1 und R2 ueberfluessig.
>>
>> Ich dachte genau dafür wäre das eine super Anwendung, denn er schaltet
>> ja auch nur eine LED ein und wieder aus. :D Und übrigens sind R1 und R2
>> in dem DTC114 drin. Vielleicht hab ich mich etwas mit dem Transitor
>> vertan bzw. genau handelt es sich um einen DTC114EKA. Da scheint es wohl
>> unterschiede zu geben. Der Link zum Datenblatt steht weiter oben.
>
> Dazu sind die auch gemacht. Aber dazu gehoert das der Emitter auf GND
> liegt und die LED mit Vorwiderstand am Kollektor . Nicht den
> Vorwiderstand im Emitterzweig. Das waere dann eine KQ.

Was ist eine KQ?

Helmut Lenzen schrieb:
>>
>> Helmut Lenzen schrieb:
>>> Wenn wir jetzt annehmen das der Ausgang vom
>>> Controller auf 5V liegt dann bleiben fuer den Emitterwiderstand rund 2V
>>> ueberig.
>>
>> Der µC liefert 3,3V, es handel sich um einen Renesas R32C. Maximaler
>> Strom ist gelaub ich 10mA, muss ich aber auch noch einmal nachpüfen.
>
> Passt doch. Wenn der Emitter auf GND liegt kannst du den mit 3.3V
> ansteuern. 10mA Strom am Augang fuer die LED schafft der schon.

Gehst du hierbei davon aus, dass ich die LED mit dem Strom vom µC 
bereibe?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Sebastian B. schrieb:
> Was ist eine KQ?

Konstantstromquelle.

Sebastian B. schrieb:
> Gehst du hierbei davon aus, dass ich die LED mit dem Strom vom µC
> bereibe?

Nein. Der Transistor schaltet die LED.

                   ---+---  +Versorgung
                      |
                     LED
                      |
                      R     Vorwiderstand
                      |
                      C
Ausgang-------------        Digitaltransistor
                      E
                      |
                     GND

Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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Helmut Lenzen schrieb:
> In deiner Schaltung waeren R1 und R2 ueberfluessig.
> Du kannst jetzt aus dem Datenblatt entnehmen bei welcher
> Eingangsspannung (UBE kann man hier Streng genommen nicht sagen) wieviel
> Kollektorstrom fliessen kann. Z.B steht im Datenblatt das bei 3V 10mA im
> Kollektor fliessen koennen. Wenn wir jetzt annehmen das der Ausgang vom
> Controller auf 5V liegt dann bleiben fuer den Emitterwiderstand rund 2V
> ueberig. Da der Transistor dafuer aber nicht spezifiert ist, ist das
> alles mehr sehr grossen Toleranzen behaftet. Also der Strom durch deine
> KQ ist sehr ungenau zu berechnen. Besser du schmeist das Teil raus und
> nimmst einen normalen Transistor oder du legst den Emitter auf GND und
> den Vorwiderstand in Reihe zur LED.

Ich glaube, mir muss dieser Teil noch etwas genauer erläutert werden. :) 
Was genau hat der Kollectorstom von 10mA für die Schaltung zu bedeuten? 
Mit Emitterwiderstand, meinst du auch den Widerstand zwischen GND und 
Emitter, also den Vorwiderstand der LED oder? Dann wofür brauch der 
Emitterwiederstand 2V? Hoffe ich verlange da nicht zuviel.

Autor: Remo@ Te (remo)
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kurzer Erfahrungsbericht der dir hier evtl etwas helfen kann:
ich habe mal versuchshalber für eine gemultiplexte LED Displayschaltung 
die Verwendung eines Digitaltransistors BCR183 oder BCR185 ausprobiert. 
Ergebnis: der Spannungsabfall an dem integrierten Basiswiderstand war zu 
groß um den Transitor für den benötigten Strom komplett aufzusteuern. 
Sprich die Displays waren zu dunkel und der Transistor wurde durch die 
Verlustleistung warm.
Ich kann dir also nur nahe legen low current LEDs einzusetzen oder wie 
schon öfters empfohlen den Transistor auszutauschen.

P.S.: das wäre durch vorherige Berechnung auch herauszubekommen gewesen? 
Stimmt, doch die Transistoren waren vorhanden, das Layout wäre einfacher 
geworden und ausprobieren geht schnell und macht ab und zu Spass

so long
Remo

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Sebastian B. schrieb:
> Ich glaube, mir muss dieser Teil noch etwas genauer erläutert werden. :)
> Was genau hat der Kollectorstom von 10mA für die Schaltung zu bedeuten?

Das ist dein Strom der durch die LED fliesst und vom Transistor zu 
verfuegung gestellt werden muss. Das kann er aber nur wenn dazu ein 
passender Basisstrom fliessen kann. In deinem Fall sollte er ausreichen.

> Mit Emitterwiderstand, meinst du auch den Widerstand zwischen GND und
> Emitter, also den Vorwiderstand der LED oder?

Der Vorwiderstand soll vor die LED und nicht im Emitter des Transistors. 
Der hebt dir dein Emitterpotential an und verringert dadurch den 
moeglichen Basisstrom. Du baust damit quasi eine Konstantstromquelle 
deren Strom man aber da du einen Digitaltransistor eingesetzt hast nicht 
genau bestimmen kann.

> Dann wofür brauch der
> Emitterwiederstand 2V? Hoffe ich verlange da nicht zuviel.

Die Spannung die zwischen Eingang des Transistors und Emitter anliegt 
betraegt im Falle eines Kollektorstromes von 10mA mindestens 3V laut 
Datenblatt. Liegt der Eingang jetzt auf 5V wie im meinem ersten Beispiel 
angenommen bleibt fuer den Emitterwiderstand nur noch 2V ueberig.  Da du 
aber ihn mit 3.3V ansteuerst bleibt fuer ihn in dem Fall nix mehr 
ueberig.
Dein Transistor wuerde einen etwas undefinierten Strom fliessen lassen.

Autor: Sven (Gast)
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>> mehrer LEDs da
>> ich sie ja qualifizieren will

Ihh, und dann mit so einer Schaltung. Zum Quazifilieren solltest Du 
denen ne minimale Konstantstromquelle bieten. Das sind dann 2 Transis 
und 2 Rs.

Btw: In der Zeit, die Du hier diskutierst, hättest Du ordentliche 
Transis bestellen und schon haben können...

Autor: Sebastian B. (m0nkey)
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Ja, hätte ich machen können. Da die Schaltung aber erstmal nicht 
geändert wird, wird da auch nichts passieren. Die Änderungen werden dann 
später vorgenommen und ich werde mich dafür entscheiden, den 
Vorwiderstand zu verlegen. Vielen Dank für die tolle Hilfe.

Gruß
m0nKeY

Autor: MaWin (Gast)
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< Da die Schaltung aber erstmal nicht geändert wird

Die Schaltung ist schlicht und einfach falsch,
vermutlich schon so falsch entworfen von dem der sie aufgebaut hat,
es ist anzunehmen daß derjenige eine Schaltung mit einem normalen 
billigen Transistor aufbauen wollte,
und entweder im Layout dann den Basisvorwiderstand vergessen hat,
oder eine Emitterfolger-Konstantstromquelle aufbauen wollte bei der 
jedoch die LED an eine Spannung über 5V kommen müsste, z.B. 9V, und 
diese nachher nicht verfügbar war,
und der dann die bereits layoutete Schaltung mit dem eher teuren 
Digitaltransistor "geflickt" hat,
in der der Transistor nun durchaus seinen (eingebauten) 
Basisvorwiderstand hat und dank voller Hfe auch gut verstärkt 
(sättigender Schaltbetrieb wäre nicht möglich)
und die LED schalten kann.
Eine Überschreitung von Daten z.B. durch den "Reverse Betrieb" ist nicht 
zu befürchten, 5V hält jeder Transistor aus und so viel bekommt er nicht 
mal negativ an die Basis.

Also: Sie funktioniert so, ist aber ungeschickt, vor allem vom Preis 
her.

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