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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnsiproblem ULN2003A (Spannungsabfall)


Autor: Samuel el Said (Gast)
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Hallo Leute,

ich habe folgendes Problem, wollte mit einem ULN eine gewisse Last 
schalten in nächscter Zeit. Nun ist man sich scheinbar recht uneinig 
darüber wieviel Last solch ein ULN tatsächlich bewältigen kann. 500mA 
per driver sagt das Datenblatt, aber manche Stimmen sagen auch dei 
Gesamtlast darf nur 500mA betragen?!

Nun dachte ich mir ich teste es ganz einfach. Labornetzteil ran, auf 
5volt gestellt und hinten Lastwiderstände dran.
Nun das für meine Verständnisse seltsame Phänomen.
Wenn ich nur einen Ausgang nutze passt das mit den 500mA! Der ULN wird 
nicht heiß ober überlastet oder ähnliches sondern die etwa 540mA bleiben 
stabil, nur die Spannung am Ausgang bricht ein, also der Drop des ULN 
steigt deutlich über die im Datenblatt angegeben 1,6V max. Ich habe bei 
5V Eingangsspannung etwa 2,5V am Ausgang.
Wenn ich nun mehrer Ausgänge parallel schalte steigt der gezogene 
Laststrom pro Ausgang um etwa 50% der Stromdifferenz der Aktivierung des 
vorigen Ausganges.
1 Ausgang -> 540mA
2 Ausgänge -> 800mA
3 Ausgänge -> 920mA
4 Ausgänge -> 990mA
(weiter habe ich nicht getestet)

nochmal möchte ich sagen, dass der ULN KEINE starke Erwärmung zeigt. Die 
Gehäusetemperatur beläuft sich bei einem Dauerbetrieb von einer Stunde 
auf nur etwa 50°C (bei 15°C Umgebungstemperatur) ohne jegliche 
Kühlmaßnahmen!

Ein weiteres Phänomen ist, dass die Ausgangsspannung unabängig von der 
Last immer genau die Hälfte der Versorgungsspannung beträgt. Erhöhe ich 
die Versorgungsspannung auf 12V (Strom steigt auf etwa 2,4A) habe ich 
eine Erwärmung des ULN auf etwa 62°C und wie sich ja bereits vermuten 
lässt beläuft die Ausgangsspannung sich auf ziemlich genau 6V.
NAch einem Test mit dem Labornetzteil im gesamten Spannungsbereich bis 
15V konnte bewiesen werden, dass die Halbierung der Ausgangsspannung bei 
jeder Voltage auftritt.

Bitte helft mir das kleine 16beinige Ding zu verstehen. Alle Messungen 
wurden mit einem hochohmigen Multimeter ausgeführt, das Netzteil 
kannmaximal 15V und 3A und die Strombegrenzugn war abgeschaltet. Ich 
habe den Test mit einigen ULN wiederholt und das Phänomen zeigt jeder 
der Testkanditaten.

gruß Samuel

Autor: Samuel el Said (Gast)
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Der Lastwiderstand beträgt ziemlich genau 2,5 Ohm

Autor: Samuel el Said (Gast)
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hier noch die Kurve aus dem Datenblatt welche die CE Saturation-Voltage 
aufgrund des Laststromes beschreibt. Man sieht einen weeesentlich 
geringenren Drop als die gemessenen 50% der Versorgungsspannung.

Autor: Gelb (Gast)
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Samuel,

bei 6V am Ausgang und 2,4A werden fast 15W verheizt, da würde dir das 
Teil innerhalb von Sekunden verglühen. (1,5W sind zulässig).

Da es das nicht tut, vermute ich einen Messfehler oder einen 
Beschaltungsfehler. Du schreibst auch, die Spannung am Ausgang bricht 
ein. Wie kann sie das, wenn der ULN schlecht durchschaltet?

Der ULN schaltet seine Ausgänge gegen Masse durch, die Verbraucher 
müssen also vom Ausgang gegen Plus geschaltet sein. Der ULN selbst 
braucht keine Spannungsversorgung. Du solltest den Spannungsabfall mal 
direkt am IC messen, dann kommst du schon drauf.

Grüße,
Peter

Autor: Samuel el Said (Gast)
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hallo peter, danke für deinen beitrag.
glaube mir, dass auch ich noch nicht auf die ursache gekommen bin für 
die seltsamen messungen, aber ich benutze einen uln sicherlich nicht zum 
ersten mal, aber sehr wohl zum ersten mal im grenzbereich.

die messung bei 12v eingangsspannung und 2,4A lässt die temperatur auch 
weiter steigen, angegeben hatte ich dort nur den wert bei der messung 
(vielleicht 20sekunden betrieb) -> also mag es schon sein, dass der uln 
nach vielleicht 5minuten aufgeben täte.

der uln ist ordnungsgemäß gegen masse verschaltet, die dioden sind 
leergelassen usw.

der spannugnsfall am uln selbst von pin 8 (masse) zu pins 16-13 
(gebrückt auf verbraucher) beträgt seltsamerweise etwas unter 2v (leicht 
schwankend je nach verosrgungsspannung) was ja durchaus mit den angaben 
aus dem datenblatt überein zu bekommen wäre. aber warum zum henker kommt 
an den lastwiderständen so wenig an?
wo fällt denn noch spannung ab? das kann doch gar nicht sein....

ich habe einfach krokoklemmen vom netzteil direkt am uln und denn wieder 
krokos von uln zur last und fertig.

in solchen momenten zweifele ich wirklich an mir selbst, ich bin doch 
nicht zu dämlich ein einfaches transistor-array zuv erstehen.
und vor allem -> wo bleibt die fehlende spannung zur zeit? ist die grad 
in urlaub?? oder sollte ich vielleicht doch mal im papierkorb nach dem 
spannungsabfall suchen???

verzweifelte grüße - samuel

Autor: Gelb (Gast)
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Hallo Samuel,

wenn du am IC selbst weniger als 2V misst, dann ist das IC wohl in 
Ordnung.

Nimm doch mal dein Multimeter mit den langen Leitungen und miss den 
Spannungsabfall zwischen dem Netzteil (+) und den Ausgangspins. Und auch 
zw. Pin 8 und dem (-) - Pol des NT. Ich hatte schon Klemmen, die bei 
0,5A oder 3A ordentlich Spannungsabfall zeigten. Oder verlötete und 
anschließend in den Stecker geschraubte Litzen, die im unpassenden 
Moment hochohmig wurden. Bei den sogenannten Hirschmann-Klemmen wird bei 
wenigen Ampere der Überzug weich und stinkt...

Irgendwann kommt sicher der A-Ha Effekt.

Grüße,
Peter

Autor: Winne (Gast)
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Zeig mal die zugrund liegende Schaltung (ansteuerung her).

Ich wette da liegt der Haken.

Autor: Samuel el Said (Gast)
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oh man... du hast wirklich recht. vieeeelen dank!
die krokos sind schuld, die darf man halt doch echt nur als messleitung 
verwenden. ;)
da wär ich nicht im traum drauf gekommen, dass die krokos schuld sind, 
denn die klemmen daran sind schön groß und massiv und auch die 
isolierung lässt viel kupfer vermuten aber als ich dann die hülle an der 
klemme wegschob, mir den finger am metall der klemme verbrannte und sah 
wie aus der übel dicken isolierung eine kupferlitze entspringt welche 
man etwa mit einem menschlichen haar gleichsetzen könnte war mir dann 
alles klar.

werd das ganze dann nachher auf einer lochrasterplatine aufbauen, da 
sollte es sich bessern! und dann nochmal das ganze. ;)

aber du sagst 1,5w sind ok für einen uln? gilt das mit oder ohne 
kühlkörper?
ich muss 5v 1A schalten, das wäre also in ordnung? (6 ausgänge parallel, 
der siebte schaltet ein relais mit 90mA)

Autor: winne (Gast)
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nimm lieber nen FETten

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Samuel el Said wrote:
> da wär ich nicht im traum drauf gekommen, dass die krokos schuld sind,
> denn die klemmen daran sind schön groß und massiv und auch die
> isolierung lässt viel kupfer vermuten aber als ich dann die hülle an der
> klemme wegschob, mir den finger am metall der klemme verbrannte und sah
> wie aus der übel dicken isolierung eine kupferlitze entspringt welche
> man etwa mit einem menschlichen haar gleichsetzen könnte war mir dann
> alles klar.

Ich habe meine Krokoklemmen umgebaut: Die Vercrimpung gelöst, das Kabel 
neu abisoliert, angelötet und wieder festgecrimpt.

Nur so als Tipp. Da geht zwar nicht der Übergangswiderstand bei der 
Klemme selber von weg, aber der Übergangswiderstand von Klemme->Kabel.

Autor: Samuel el Said (Gast)
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@winne:

ich würd lieber erstmal wissen ob es mit dem uln ginge, denn ich möchte 
nicht so gern das komplette layout umwerfen. :(
5v @1A sind wirklich nur selten der fall, dauerlast werden irgendwas bei 
500 bis 700mA sein täte ich vermuten.

Autor: Samuel el Said (Gast)
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also, habe den test abgeschlossen. 1A bei 5V sind ohne nennswerte 
erwärmung möglich selbst beinahe ohne kupferfläche (lochraster eben). 
das entsprechende layout hat 3mm breite kupferbahnen und an den pins 
eine fläche von etwa 1cm² und all das zusammen sollte mehr als 
ausreichend wärme abführen.

@winne: welche LOGIK LEVEL fet tätest du denn empfehlen für leistungen 
von etwa 2A @ 24V ?

Autor: Björn (Gast)
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Ich würde den IRF4905 nehmen wenn unbedingt Plus geschaltet werden 
sollte.

Grüße
Björn

Autor: Samuel el Said (Gast)
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? die last wird per MASSE geschaltet wie beim ULN2003 üblich und das 
sollte eigentlich auch so bleiben! ;)

Autor: Joerg K. (sirfrancisdrake)
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Also ein (leider nicht wirklich preiswerter) logik-Level FET wäre z.B. 
der IRL2203(N). Cooles Teil, aber ich befürchte, das es für Deine 
Anwendung total überdimensioniert sein könnte.

Autor: Gelb (Gast)
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Der IRL2203 ist ein SMD-Typ.

Als TO220-Typ kann ich den IRL 3803 empfehlen, ebenfalls völlig 
überdimensioniert, schaltet aber bei deutlich weniger als 5V schon super 
durch. Kostet 1,20 beim Reichelt.

Kann man direkt an den Port anschließen.

Grüße,
Peter

Autor: icke (Gast)
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Wie wärs mitm BSP318 (LL-NMOS 60V 2,6A  SOT223)?
Winzig und gut.

Autor: Roland Z. (r-zimmermann)
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Auch immer wieder gut: IRLZ34N, gibts für nen paar Cent bei Tante 
Reichelt. das ist ein N-Kanal Logic-Level-FET. Geht bei mir in einigen 
Schaltung ohne Probleme.

Roland

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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genau IR(F/L)Z34N, oder BUZ71, BUZ11. Die Klassiker halt ;)

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