Hallo Zusammen,
ich möchte einen 3 Pin Lüfter mit einem Arduino verwenden und via Poti
regeln. Dazu habe ich folgende Schaltung verwendet:
https://learn.adafruit.com/assets/2349
Jedoch muss ich hinzufügen, dass ich einen 24V Lüfter verwende. Der
Pluspol vom Lüfter sowie die Diode hängen parallel am 24V Anschluss und
den GND vom 24V-Anschluss habe ich mit dem GND vom Arduino
zusammengeschlossen.
Nun zu meinen Problem. Mein NPN wird dermaßen heiß, dass ich diesen kaum
anfassen kann. Nehme ich zwischen Basis und PWM vom Arduino einen
größeren Widerstand, scheint es besser zu sein. Dann funktioniert die
Regelung aber nicht mehr vernünftig, was ja logisch ist.
Der Lüfter verbraucht laut meiner Messung und Datenblatt genau 0,5A. Der
PN2222 dürfte damit noch umgehen. Auch bei niedrigeren Drehzahlen wird
das Bauteil sehr heiß. Hat jemand eine Idee, woran das liegen könnte?
Ich habe hier noch TIP120 Transistoren rumliegen, die mit wesentlich
höheren Strömen umgehen können. Leider läuft der Lüfter dann aber mit
1700 rpm statt mit 2000 rpm. Warum auch immer. Vom Anschluss her dürfte
sich nicht viel ändern. Ich habe testweise den Widerstand zwischen PWM
vom Arduino und dem TIP120 Transistor weggelassen, aber es wird nicht
besser.
Der Transistor wird übrigens auch sehr heiß und reagiert manchmal nicht
auf meinen Poti. Möglicherweise wird dieser zum PWM vom Arduino ohne
Widerstand verwendet.
Dennis schrieb:> Ich habe testweise den Widerstand zwischen PWM> vom Arduino und dem TIP120 Transistor weggelassen, aber es wird nicht> besser.
Damit überlastest du den Ausgang des Arduino ja auch nur noch mehr. Der
kleine Kerl kann etwa 20mA am Pin liefern und ohne Basisvorwiderstand
wird er von der BE Diode des Transistor gnadenlos auf 0,7V geklemmt -
und das ohne jede Strombegrenzung.
Also benutze entweder einen Basisvorwiderstand oder eben gleich einen
Logiklevel MOSFet. Ein IRLZ34 ist zwar völlig überdimensioniert, braucht
aber weder Kühlung noch nennenswerte Steuerleistung am Gate, so das du
gar keinen oder nur sehr kleinen Gatewiderstand brauchst. Ausserdem
verliert er an der DS Strecke so gut wie keine Spannung, wenn er
durchsteuert und der Lüfter kann bequem volle Leistung liefern.
Dennis schrieb:> . Ich habe testweise den Widerstand zwischen PWM> vom Arduino und dem TIP120 Transistor weggelassen, aber es wird nicht> besser.
Autsch. Grundlagen lernen. Es ist nicht gut, einen Arduino-Ausgang auf
2V runter zu zwingen per Quasi-Kurzschluss.
Ein normaler Bipolartransistr benötigt einen Basisstrom.
Damit er 500mA schalten kann sollten das schon 25mA bis 50mA sein.
Dein Arduino liefert aber keine 50mA, auch keine 25mA, sondern nur 20mA.
Also wird der bipolare PN2222 Transistor mit deinen 15mA über 270 Ohm
nicht ganz durchschalten, es verbleibt im EIN-Zustand eine grössere
Spannung über Kollektor-Emitter und er wird heiss. Selbst wenn er voll
durchschaltet sind 0.5A knapp an seiner Belastungsrenze. Auchte auch
drauf, daß Motoren beim Anlaufen immer deutlich mehr Strom benötigen.
Immerhin hast du ja gemessen.
Nimmt man statt dem einfachen PN2222 Transistor den Darlington TIP120
ist die Stromverstärkung besser, für zu schaltende 0.5A reichen dann 5mA
in die Basis, aber ein Darlington hat immer 1.4V Spannungsverlust. Bei
24V nicht so tragisch. Und der TIP120 hat eine Kühlfahne, kann also
irgendwo angeschraubt werden um die ca. 2V*0.5=1W loszuwerden, ein
kleines Blech reicht schon aber ohne Blech wird er heisser als dein
Finger mag.
Nur schaltet er nicht so schnell. Die PWM sollte also eher langsam sein,
sagen wir um 50Hz, keinesfalls im Bereich über 10kHz. Dazu passt auch
deine langsame 1N4001 Diode besser. Die 5mA Basisstrom entstehen durch
(5V-2V)/0.005 = 600 Ohm Vorwiderstand, deine 270 Ohm sind also klein
genug.
Super, vielen Dank für die ausführlichen Antworten. Ich habe gleich mal
bei Conrad ein paar TIP120 geordert. Als Vorwiderstand werde ich
wahrscheinlich 330 Ohm nehmen, da 220 Ohm zu klein sein dürften und mein
Sortimentkasten dazwischen nichts hergibt.
Dennis schrieb:> Ich habe gleich mal> bei Conrad ein paar TIP120 geordert.
Hätteste mal lieber ein paar von den o.a. MOSFet geordert. TIP120 ist
sowas von 80er :-P
Dennis schrieb:> Mein NPN wird dermaßen heiß,
500mA mit einem TO-92 ist schon mutig.
Wenn man mal in das Datenblatt guckt:
V CE (sat) Collector-Emitter Saturation Voltage
IC=500mA, IB=50mA - - Max. 1V
Dennis schrieb:> Ich hatte lediglich auf Seite 1 etwas von 600mA gelesen und 150°C und> bin davon ausgegangen, dass das dann normal ist, auch mit der> Hitzeentwicklung.
Wenn man eine langlebige und zuverlässige Schaltung möchte, bleibt man
mit der Temperatur deutlich drunter. Ich hätte keine Bedenken, wenn
das Transistörchen 60°C erreicht. Der Halbleiter im Inneren ist
natürlich wärmer als das Gehäuse, bei 60°C Gehäuse werden das rund 100°C
sein.
Wenn der PN2222 1 Volt_UCE hat und 500 mA fließen, ist das ein halbes
Watt.
In der Praxis ist der vermutlich etwas besser, im Datenblatt steht ja
der garantiert schlechteste Wert. Du bekommst aber den Basisstrom von
50mA nicht hin, was Deine Sättigungsspannung negativ beeinflusst.
Die tatsächlichen Verluste miss einfach mal nach: Ausgang des µC auf
Dauerbetrieb und Spannungen C-E, B-E und über den Basiswiderstand
messen.
Wiederhole das mit dem TIP120 und berichte.
Da im Datenblatt nichts steht, frage ich mal die Suchmaschine und finde
für einen beliebigen TO92-Transistor 200K/W - damit würde er sich also
um 100° über Umgebungstemperatur erwärmen. Die Beschreibung der
Hochschule Zürich sieht ganz nett aus, einen Überblick zu bekommen.
Kann ich den IRLZ34 dann genau so wie den PN2222 nutzen, also mit 330Ohm
Widerstand zwischen Arduino PWM und Gate? Ansonsten finde ich im Web
keine vergleichbaren Schaltungen. Ich würde eventuell noch einen 10k
Widerstand von Gate auf Masse legen, damit der Ventilator bei 0 auch
wirklich NULL anläuft.
Dennis schrieb:> Kann ich den IRLZ34 dann genau so wie den PN2222 nutzen,> also mit 330Ohm Widerstand zwischen Arduino PWM und Gate?
Baue es einfach auf und teste, es wird funktionieren.
Im Gegensatz zum PN oder TIP würde es sogar ohne Widerstand
funktionieren, aber ich finde diese Variante nicht gut.
> Ich würde eventuell noch einen 10k Widerstand> von Gate auf Masse legen,
Gate-Source gehört generell ein Widerstand hin, damit im Reset des µC
kein undefinierter Zustand auftritt. Der darf gerne größer werden, mir
reichen 100k.
