OC-Treiber PNP-NPN

[OC (Gast)]

Hallo alle,

ich brauche einen nicht invertierenden Treiber mit Open Collector (OC) 
und habe dabei an das beil. Schaltbild mit PNP und NPN gedacht.

Nur: welche Werte brauchen die Widerstände? Treiben soll der NPN 
letztendlich zwischen 10 und 500 mA. Spannung ist meist 5 V, aber 3.3 V 
sind auch angedacht.

[HildeK (Gast)]

So, wie gezeichnet, stirbt der NPN beim ersten LOW am Eingang.
Was fehlt, ist ein Basiswiderstand, der an 5V den rechten Transistor 
noch soweit durchsteren kann, dass er die 500mA schafft.
Die beiden Widerstände R1 und R2 sind relativ unkritisch - sie könnten 
locker zwischen 1k und 10k oder mehr liegen. Außer, die Schaltung muss 
besonders schnell sein ...

[karadur (Gast)]

Der PNP stirbt mit. Der braucht auch einen Basisvorwiderstand.

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,,
> OC schrieb:
> ich brauche einen nicht invertierenden Treiber mit Open Collector (OC)
> und habe dabei an das beil. Schaltbild mit PNP und NPN gedacht.
ist eine Möglichkeit.
Allerdings fehlt je ein Basisvorwiderstand an beiden Transistoren.
Ohne diese gibt es sonst Kurzschlüsse.

Alternativ kannst du auch 2 Negatoren mit npn benutzen
https://dl6gl.de/sites/default/files/pictures/Grundlagen/n-schalter_neg_logik.jpg

> Nur: welche Werte brauchen die Widerstände? Treiben soll der NPN
> letztendlich zwischen 10 und 500 mA. Spannung ist meist 5 V, aber 3.3 V
> sind auch angedacht.
Der Basisvorwiderstand vom Treibertransitor muß so eingestellt werden, 
dass er bei voller Last voll durchschaltet. Da muß du den 
Stromverstärkungsfaktor (beta oder h_21) berücksichtigen.
Mit beta mind. 100 brauchst du also mind. 5mA Basisstrom.
Zur Sicherheit setzt man eher 7..10mA an.

In meiner verlinkten  Schaltung muß also R3 genug Strom liefern.
Mit 3,3V-U_be = 2,6V könnte R3 also 330 Ohm ...470 Ohm sein.
Die erste Treiberstufe braucht nur die max. 5...10mA treiben.
Entsprechend höherohmig kann man den Basiswiderstand machen.
Zu hochohmig sollte man aber auch nicht werden. 10 kOhm...22 kOhm wäre 
ok.
Den Pull-Down-Widerstand R2 würde ich in der Schaltung eher an den Punkt 
Ue setzen, statt an den Pkt. B.
Ansonsten muß natürlich dessen Ableitstrom mit in die Berechnung 
eingehen.
Gruß Öletronika

[HildeK (Gast)]

karadur schrieb:
> Der PNP stirbt mit. Der braucht auch einen Basisvorwiderstand.

Ja.
Wenn er von einem CMOS-Ausgang betrieben wird, vermutlich noch nicht. 
Dann schon eher der Ausgang.

OC schrieb:
> Spannung ist meist 5 V, aber 3.3 V
> sind auch angedacht.

Solange die Spannung der Ansteuerung gleich ist wie die Betriebsspannung 
der Schaltung, ist das mit den genannten Notwendigkeiten kein Problem.

[Dieter (Gast)]

Fuer den ersten Dimensionsansatz ....

[karadur (Gast)]

Mit einer Z-Diode ( passender Spannung ) in Reihe vor R4 kann man die 
Pegel gut anpassen.

[OC (Gast)]

Dieter schrieb:
> Fuer den ersten Dimensionsansatz ....

Die Schaltung verstehe ich, die Basiswiderstände dienen zur 
Strombegrenzung, die Formeln sind für mich 'böhmische Dörfer' .....

[HildeK (Gast)]

OC schrieb:
> die Formeln sind für mich 'böhmische Dörfer' .....

Für mich auch, zumindest so lange sie nicht lesbar sind. :-)

Die Schaltung von Dieter ist schon mal richtig.
R1 dient nur dazu, dass der rechte Transistor (T2) auch sauber aus sein 
kann und nicht durch Leckströme schwach leitet. Der kann z.B. 10k 
(unkritisch) betragen.
R2 bestimmt den Basisstrom von T2, der so groß sein muss, dass er T2 
auch bei der gewünschten Last (500mA) sicher durchschaltet.
Der Transistor könnte ein BD135 oder BD139 mit dem Zusatz -16 sein, der 
eine minimale Stromverstärkung bei 500mA von 25 hat. Mit Reserve wähle 
den Faktor 10. Damit muss der Basisstrom bei rund 50mA liegen.
An 5V rechnet sich dann R2 zu (5V - UCE_T1-UBE_T2)/50mA zu etwa 80Ω, 
nimm 82Ω.
Bei 3.3V wird es etwas enger, da müssten nach der Rechnung 44Ω drin 
sein. Das ist relativ niedrig, man kann die Reserve auch etwas geringer 
wählen, weil der -16 sicher mehr minimale Stromverstärkung in der Praxis 
haben wird. Also 47Ω ... 68Ω. Ich würde sogar einfach mal mit den 82Ω 
starten und dann bei 3.3V schauen, wie groß UCE von T2 bei 500mA noch 
ist. Sollte das mehr als ca. 300mV sein, dann muss R2 eben etwas kleiner 
werden.
Solange das ein Einzelexemplar wird und keine Serie ist das vertretbar.

Für R3 gilt das selbe wie für R1, wenn die Steuerspannung gleich der 
Versorgungsspannung ist.
Auch die Rechnung ist gleich. T1 muss max. 110mA Basisstrom für T2 
liefern (falls 44Ω bei 5V verwendet werden), ein BC 327-40 ist dann 
richtig. Bei dem kannst du mit B=100 rechnen, also ergeben sich 1-2mA 
Basistrom - etwas übersteuern mit 3mA und R4 wird zu rund 4V/3mA = ca. 
1.2kΩ.

Wenn jetzt die Eingangsspannung kleiner sein sollte als die 
Versorgungsspannung, dann muss man mit R3 und R4 eine Kombination 
finden, die bei HIGH den T1 aus lässt und bei LOW noch die ca. 3mA 
Basisstrom liefert.

Bei dem maximalen Strom für den T2 wäre ein Logic-Level-nMOSFET 
geeigneter. Man muss nur einen suchen, der bei 3.3V Gatespannung bereits 
voll durchschalten kann - da ist die Auswahl schon etwas geringer.
Dann könnte R2 zu 0Ω werden und für den T1 taugt jeder Feld-Wald-Wiesen 
PNP, dem man dann auch keine 3mA Basisstrom mehr geben muss.

[Dieter (Gast)]

HildeK hat es gut beschrieben.

R kleine/gleich bedeutet, dass der nächste kleiner Wert aus der E6-Reihe 
gewählt werden sollte. R >= heißt, dass der nächste höhere Wert aus der 
E6-Reihe gewählt werden sollte. Die Formel der Widerstände zwischen 
Basis und Emitter fehlt noch ein Faktor, x4 bis x10 je nach dem, wie gut 
der Transistor sauber aus sein sollte.

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> HildeK schrieb:
> Der Transistor könnte ein BD135 oder BD139 mit dem Zusatz -16 sein, der
> eine minimale Stromverstärkung bei 500mA von 25 hat.
ich meine, die Stromverstärkung von mind. 25 wird für unselektierte 
Transistoren als WorstCase angenommen.
Aber Transitoren mit so geringer Stromverstärkung bei den muß man sich 
beim dem Strom heuzutage nicht mehr unbedingt antun.

Die selektierten Typen BD13x-16 haben schon eine deutlich höhere 
Stromverst.
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/25/1f/cf/0d/03/ad/4e/06/CD00001225.pdf/files/CD00001225.pdf/jcr:content/translations/en.CD00001225.pdf

-> siehe S4 ganz unten.
Gruß Öletronika

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> karadur schrieb:
> Mit einer Z-Diode ( passender Spannung ) in Reihe vor R4 kann man die
> Pegel gut anpassen.
welche "Z-Diode" passender Spannung soll das denn sein?
Sowas gibt es zwar, aber ist dann doch schon etwas propritär. Kaum ein 
Bastler hat sowas im Sortiment.

Wenn man tatsächlich eine Pegelanpassung braucht (muß man prüfen, ob das 
uC-Port nicht evtl. 5V-Tolerant ist), wäre an dieser Stelle z.B. eine 
LED mit ca. 2V Flußspannung viel einfacher zu beschaffen. Die hat fast 
jeder.

Man kann aber auch mit einem Spannungteiler eine Pegelanpassung machen.
Gruß Öletronika