Hallo, ich eine LED-Ansteuerung mit einem Microcontroller realisiert, dabei wird die LED mit Vorwiderstand an 5V betrieben und mit dem PWM Signal des µC ( 50kHz, 1024 Stufen) sehr fein gedimmt. Der erste Test direkt am µC Ausgang hat gut funktioniert, doch um den µC Ausgang zu entlasten und mehrere Leds gleichzeitig betreiben zu können (bis 100mA) habe ich eine Transistorstufe mit dem Bc547 als Emmiterschaltung hinzugefügt. Rb=1k Ohm Ic max=100mA Leider schaltet der Transistor wohl zu langsam, denn die LED leutchet nun bei der 1. Stufe also 1/1024 Teilung schon relativ hell im Vergleich zu vorher, kann mir ja jemand weiterhelfen? Ich habe schon gegooglet und im Datenblatt geschaut, der bc547 kann wohl bis 100Mhz schalten und sollte somit funktionieren. Im Netz bin ich darauf gestoßen, man könnte über den Basiswiderstand einen Kondensator hängen, dieser beschleunigt das schalten, oder man kann eine Schottky-Diode an Basis und Kollektor hängen... Ich bin in den Details nicht so bewandert, kann mir bitte jemand den Nutzen erklären und ob es überhaupt etwas bringt.
1. 50kHz sind sehr viel. Geh mal auf 1/100 davon. 2. Das Auge nimmt Licht nicht linear, sonder logarithmisch war. Deshalb nimmt die Helligkeit am Anfang sehr stark nach.
Der Kondensator hilft beim LO-HI Übergang der Steuerspannung die Ladung
schneller in die Basis des Trasistors zu transportieren, und vor allem
beim HI-LO Übergang der Steuerspannung, die Ladung aus der im digitalen
Betrieb üblicherweise erheblich übersteuertem Basis des Transistor
schneller wieder abzuführen. So verkürzt er die Ein- und Ausschaltzeiten
des Transistors - letztere üblicherweise am deutlichsten.
Die ersten Versuche würde ich mit Kondensatoren zwischen etwa 100 pF und
1 nF machen. Mit Rücksicht auf die Belastung der Steuerquelle durch
Stromspitzen beim Ein-/Ausschalten sollte der Kondensator nicht größer
gewählt werden, als für eine ausreichende Flankensteilheit hinter dem
Transistor erforderlich ist. Ganz "vornehm" wäre es, den Strom durch den
Kondensator mit einem Serienwiderstand (Hausnummer: 100 Ohm, bei Deinem
1 kOhm Basiswiederstand) zu limitieren.
Achtung: Falls die Steuerspannung größer als die
Basis-Emitter-Duchbruchspannug des Transistors ist, kann eine
("normale", bspw. 1N4148) Diode zwischen Basis (Kathode) und Emitter
nötig werden, um die negative Spitze hinter dem Kondensator / an der
Basis ggf. zu begrenzen.
Die Schottky-Diode zwischen Basis (Anode) und Kollektor hilft die
Übersteuerung des Transistors im eingeschalteten Zustand zu verringern,
indem sie die Basisspannung auf die Summe aus
Kollektor-Emitter-Restspannung und ihrer eigenen Flußspannung begrenzt.
Die Flußspannung der Diode sollte daher grundsätzlich so bemessen
werden, daß die Kollektor-Emitter-Restspannung nicht ganz bis auf die
Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung bei "hart angesteuerter Basis"
sinkt.
Hausnummernmäßig: Bei 0,7 Volt Basisspannung und 0,4 Volt Flußspannung
der Diode werden zwischen Kollektor und Emitter ca. 0,3 Volt
"stehenbleiben" - deutlich mehr als die Sättingunsspannung im gnadenlos
übersteuerten Zustand.
Dementsprechend wird dabei deutlich weniger Ladung in die Basis gepumpt
- die es beim Abschalten wieder abzutransportieren gilt.
Kondensator (+Serienwiderstand) und die Schottky-Diode können auch
kombiniert verwendet werden.
Martin schrieb: > Beitrag "Transistor als schneller Schalter" > > Warum nimmst du keinen MOSFET? MOSFET und 50kHz? Viel Spaß.
@ Samuel C. (dragonsam) >> Warum nimmst du keinen MOSFET? >MOSFET und 50kHz? Viel Spaß. Stimmt, der langweilt sich zu Tode dabei ;-)
@ Tobi D. (fanti) >ich eine LED-Ansteuerung mit einem Microcontroller realisiert, dabei >wird die LED mit Vorwiderstand an 5V betrieben und mit dem PWM Signal >des µC ( 50kHz, 1024 Stufen) sehr fein gedimmt. D.h du hast 50 MHz Takt? Und wozu das Ganze? >Der erste Test direkt am µC Ausgang hat gut funktioniert, doch um den µC >Ausgang zu entlasten und mehrere Leds gleichzeitig betreiben zu können >(bis 100mA) habe ich eine Transistorstufe mit dem Bc547 als >Emmiterschaltung hinzugefügt. Rb=1k Ohm Ic max=100mA Hälst du es für eine gute Idee, den Transistor soweit auszureizen? Nimm BC337 oder so, dann passt das. >Leider schaltet der Transistor wohl zu langsam, denn die LED leutchet >nun bei der 1. Stufe also 1/1024 Teilung schon relativ hell im Vergleich >zu vorher, kann mir ja jemand weiterhelfen? Das Problem ist die Speicherzeit, das können mal fix ein paar Mikrosekunden sein. Wenn du WIRKLICH 50 MHz Takt hast, muss du in weniger als 20ns schalten, eher so um die 5ns. Kann man machen, ist aber sportlich. Nimm lieber ein 74VHC04, doert sind sechs schnelle Gatter drin, an jedes eine LED, fertig. Dann schaffst du auch deine 20ns Pulse. >Ich habe schon gegooglet und im Datenblatt geschaut, der bc547 kann wohl >bis 100Mhz schalten und sollte somit funktionieren. Falsch. Das ist die Transitfrequenz, dann schwingt der mit Sinus und Verstärkung 1. MFG Falk
Oh Mann was für Laberkram vonn Samuel & Co. 1. Ja, ein BC547 ist schon schnell. 2. Es hängt aber von der Beschaltung ab, ob man die Datenblattangabe auch erreicht. 3. In Emitterschaltung ist ein 1k Vorwiderstand an 5V (also ca. 4mA Basisstrom) zu wenig um 100mA schnell durchschalten zu können. Nimm 10mA Basisstrom, also 390 Ohm. 4. In Emitterschaltung kann man das Abschalten beschleunigen, in dem ein Kondensator zum Basiswiderstand parallelgeschaltet wird, schon 100pF tun's, mehr als 1nF sollte es nicht werden. Schutzdioden braucht man bei 5V keine. 5. In Kollektorschaltung, also als Emitterfolger, wird es schneller, weil die Basis keinen Vorwiderstand hat und mit negativer Spannung ausgeräumt wird. 6. Leider kostet die Kollektorschaltung 1 Volt, also bleiben von den 5V nur noch 4V für die LED übrig, und wenn das eine blaue LED mit 3.6V Nennspannung ist, ist der zur Strombegrenzung verfügbare Restspannung von 0.4V recht gering, man bräuchte für 100mA nur noch 3.9 OHm als Vorwiderstand und bei 3.2V Spannungsbedarf der LED würde schon 200mA fliessen. 7. Falls also die Kollektorschaltung Probleme macht, kann man auf einen MOSFET umsteigen. Ein kleiner MOSFET hat auch eine niedrige Gate-Kapazität von ca. 30pF, schaltet also auch mit den 20mA eines uC-Ausgangs schnell um, so in ein paar Nanosekunden. Nimmst du einen zu grossen MOSFET, brauchst du einen Verstärker, einen MOSFET-Treiber, zum Umschalten. Da allerdings der MOSFET-Treiber selbst problemlos die 100mA schalten könnte, wäre das eher Unsinn.
ohha, das ging fix mit den Antworten, vielen Dank an Historiker und MaWin für die Hilfe und die einfachen Erklärungen Ich gebe zu 50kHz sind sehr viel, aber nur so kann ich gewährleisten, dass keine hörbaren Schwingungen auftreten ( das war nämlich <5kHz der Fall) Der BC337 könnte zwar den Strom locker wegstecken, aber er hat auch eine 3 mal so Hohe Sättigungsspannung. Klar wird der BC547 an seiner Leistungsgrenze betrieben, aber solange sie nicht überschritten wird, sollte es unproblematisch sein. Danke für die Tipps, ich werde sie ausprobieren. Den Widerstand zu ändern und/oder einen Kondensator hinzuzufügen scheint mir der einfachste Weg zu sein. Bei der Kollektorschaltung entsteht ein hoher Spannungsfall, bei mir mit weißen LEDs ist das nicht optimal, oder ich müsste notfalls auf 12V Versorgung umsteigen. Vor der zusätzlichen Diode werde ich wohl auch besser die Funger lassen, die Lösung klingt zwar plausibel, aber bei 0,3V Uce und 100mA entstehen auch höhere Verluste, welche zu den Schaltverlusten bei 50kHz noch hinzukommen. Der Vorschlag mit dem Mosfet gefällt mir noch ganz gut, wobei ich mir nicht sicher bin ob die 4V Ausgangsspannung ausreichen werden um einen Fet wirklich gut schalten zu können ( ich habe da irgendwas von >10V im Kopf).
@ Tobi D. (fanti) >Ich gebe zu 50kHz sind sehr viel, aber nur so kann ich gewährleisten, >dass keine hörbaren Schwingungen auftreten ( das war nämlich <5kHz der >Fall) ??? Seit wann schwingen LEDs? Wenn das was pfeift, dann sind es Kondensatoren oder Spulen. Das kann man ändern, durch gescheite Bauteile. Und von 5 kHz auf 50! ist es ein verdammt großer Sprung! >Der BC337 könnte zwar den Strom locker wegstecken, aber er hat auch eine >3 mal so Hohe Sättigungsspannung. >Klar wird der BC547 an seiner Leistungsgrenze betrieben, aber solange >sie nicht überschritten wird, sollte es unproblematisch sein. Und du meinst, der hat eine niedrigere Sättigungsspannung? Glaub ich nicht. http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/BC547.pdf 900mV bei 100mA. http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/BC337.pdf 700mV bei 500mA! >Bei der Kollektorschaltung entsteht ein hoher Spannungsfall, bei mir mit >weißen LEDs ist das nicht optimal, oder ich müsste notfalls auf 12V >Versorgung umsteigen. Deine 50 kHz PWM sind Unsinn! >nicht sicher bin ob die 4V Ausgangsspannung ausreichen werden um einen >Fet wirklich gut schalten zu können Doch, nennt sih Logic Level MOSFET, z.B. IRF7103. MFG Falk
>Der BC337 könnte zwar den Strom locker wegstecken, aber er hat auch eine >3 mal so Hohe Sättigungsspannung. Es ist genau umgekehrt! >Ich gebe zu 50kHz sind sehr viel, aber nur so kann ich gewährleisten, >dass keine hörbaren Schwingungen auftreten ( das war nämlich <5kHz der >Fall) Jetzt pfeift dafür der Äther und der Transistor aus dem letzten Loch... >Der Vorschlag mit dem Mosfet gefällt mir noch ganz gut, wobei ich mir >nicht sicher bin ob die 4V Ausgangsspannung ausreichen werden um einen >Fet wirklich gut schalten zu können ( ich habe da irgendwas von >10V im >Kopf). Das dürfte sogar mit einem popeligen BS170 funktionieren.
>Seit wann schwingen LEDs? Bei den wenigen wird es nicht auftreten. Aber wenn man hunderte LED in Paneelform betreibt, hört man die Frequenz. Ich mußte mal von 800 Hz auf 10 KHz wechseln. Hunde sind dort sicher ausgerissen.
>>Seit wann schwingen LEDs? >Bei den wenigen wird es nicht auftreten. Aber wenn man hunderte LED in >Paneelform betreibt, hört man die Frequenz. Ich mußte mal von 800 Hz auf >10 KHz wechseln. Hunde sind dort sicher ausgerissen. Da wird sich dein Nachbar bedanken, wenn plötzlich sein DSL nicht mehr funktioniert...
Michael_ schrieb: >>Seit wann schwingen LEDs? > Bei den wenigen wird es nicht auftreten. Aber wenn man hunderte LED in > Paneelform betreibt, hört man die Frequenz. Ich mußte mal von 800 Hz auf > 10 KHz wechseln. Hunde sind dort sicher ausgerissen. genau so ist es, und der Sprung zu 50kHz hängt nun mal vom Prescaler des Timers des µC ab du hast dich im Datenblatt verlesen, ich meine Uce und die ist beim bc547 bei 100mA normal 0,2V da kann der bc337 nicht mithalten Den Basiswiderstand habe ich verkleinert, leider ohne Verbesserung, nun Versuche ich den Vorschlag mit dem Kondensator, vielleicht führt das zum Ziel
Tobi D. schrieb: > du hast dich im Datenblatt verlesen, ich meine Uce und die ist beim > bc547 bei 100mA normal 0,2V da kann der bc337 nicht mithalten Sicher? Meine Unterlagen (siehe Bilder, beide aus Datenblättern von Motorola) attestieren dem BC337 bei 100 mA Kollektorstrom ca. 55 mV Sättigungsspannung, während der BC547 ab ca. 20 mA in steiler Kurve "gebrechlicher" wird, und bei 100 mA bereist gut 0,45 V "verdampft". Ok, beide Male bei 10 mA Basisstrom gemessen - und die (mittlere, über alle Selektionsklassen) Stromverstärkung des BC337 ist etwas geringer... ...aber selbst Deine nur ca. 4 mA Basisstrom ("Rb=1k Ohm" im Eingansposting) dürften dieses Verhältnis des Sättingsspannungen nicht enmal annäherend umkehren. Knapp formuliert sind 100 mA der Grenzbereich eines BC547 (nicht ohne Grund zun finden unter "Maximum Ratings"), aber gleichzeitig der Bereich, im dem sich ein BC337 gerade einmal locker einläuft. MfG
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Datenblattkrieg^^ bc547 im Datenblatt von Faichild lese ich 150mV im Diagramm und in den Spezifikationen 200-600mV beim bc337 hast du recht, da habe nur in der Tabelle geschaut und dort ist der Wert für 500mA angegeben und stimmt somit für meinen Zweck nicht Fazit: beide sind wohl geeignet, aber der bc337 kann sich bei selbst Volllast (100mA) noch ausruhen
Tobi D. schrieb: > Datenblattkrieg^^ Den bei Fairchild wohl die Abteilung "Verkaufsförderung" gewonnen hat - den Kollektorstrom des BC547 unter dem Diagramm in "ungestückelten Ampere" anzugeben ("IC[A], Collector Current"), bezeugt maßloses Vertrauen zum Produkt! ;-) Spätestens an dieser Stelle würde ich beginnen, die tatsächlichen Arbeitsbedingungen selbst nachzumessen. MfG
Ich würde den Basiswiderstand bei 1k lassen und einen Emitterwiderstand von etwa 50 Ohm (abhängig von der Spannung am Basiswiderstand) einbauen. Dann sollte der Transistor schnell genug schalten.
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