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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Basiswiderstand BC337 (Vishay)


Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Hallo,
ich habe gerade versucht den Basiswiderstand für einen BC337 am AVR zu 
berechnen und wollte mal hören, ob das so stimmig ist.

Ich möchte eine PWM (LED) über den Transistor laufen lassen, ist dieser 
mit diesem Basiswiderstand dann bereits schon zu weit in die Sättigung 
gefahren, dass dies problematisch werden könnte?
(Ein Test mit 10k funktioniert bei normaler Ansteuerung auf jeden Fall 
schonmal)

Meine Mathematik:

U = 5 V
Ic = 30mA (Kingbright RGB-LED, die hoffentlich bei mehr als 20mA noch 
mitmacht!?)
VceSAT = 0,7 V
DC Current Gain (Current Chain Group: -16) @ 1V, 100mA = 100 (=hFE)

Ib = Ic / hFE => 0,03/100 = 0,0003 A
Rbasis = (U-VceSAT) / Ib => 4,3/0,0003 = 14333 Ohm

: Verschoben durch Admin
Autor: A. K. (prx)
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Basiswiderstand

"Zu weit in die Sättigung" gibt es nicht, es sei denn man will in 
Nanosekunden schalten.

Autor: Ulrich (Gast)
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Für den Basisstrom braucht man die Basis-Emitterspannung, nicht die 
Emitter Collektor Sättigingsspannung. Vom Zahlenwert kommt das hier aber 
auf das gleiche raus.

Damit der Transistor in Sättigung ist, nimmt man in der Regel etwa den 3 
fachen Basisstrom den man nach dem hFE bräuchte. Das wäre hier also rund 
1 mA. Damit sollte der Widerstand etwa 1/3 des berechenten Wertes sein. 
Als Standartwert also wohl 4,7 K.
Wenn man nicht ganz besonders schnell sein will, macht etwas mehr 
Basisstrom auch nicht viel aus.

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Okay, in Nanosekunden wollte ich nicht schalten, ich wusste nur nicht ob 
PWM schon zu "schnell" gewesen wäre.
VceSAT ist etwas hinrissig, ich hab nur im Datenblatt nach 0,7 Volt oder 
sowas Ausschau gehalten.
Jetzt hab ichs aber gefunden:
Vbe (@1V,300mA) = 1,2 V

Bevor ich jetzt aber rechne, noch eine Frage:

Wie sieht das mit den Widerständen für die LED's aus?
Soweit ich weiß, kann man den Stromfluss etwas größer ausfallen lassen, 
nur die Lebensdauer verringert sich dann.
Da ich ja PWM verwende kommt, hängt das ja auch "irgendwie" mit der 
DutyCycle-Stromstärke aus dem Datenblatt zusammen.
Mein Ziel ist, möglichst eine gleichmäßige Helligkeit bei allen LED's zu 
erreichen.
Wie sollte ich die Widerstände dabei wählen?
Und: Reicht ein Widerstand (nicht von der Leistung, rein vom optischen 
Endergebnis) um die zwei blauen LED's in einem Gehäuse zu treiben?

Autor: Winfried (Gast)
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VBE von 1,2 V? Kommt mir etwas hoch vor, ich würd mal mit 0,7-0,8 V 
rechnen.

Du sprichst von "allen LEDs", schreibst aber nirgendwo, was für LEDs du 
überhaupt benutzt und wie die verschaltet sind. Schreib mal etwas 
genauer...

Autor: Ulrich (Gast)
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Man sollte jeder LED seinen eigenen Widerstand spendieren. Das kann in 
Ausnahmefällen mit blauen oder weißen LEDs gutgehen da einen Widerstand 
zu sparen, aber ich würde es nicht darauf ankommen lassen, vor allem 
wenn eine gleichmäßige Helligkeit gewünscht wird.
Gerade die blauen LEDs vertragen oft nicht mehr als 20 mA. Wegen der 
höheren Spannung wird rund die doppelte Wärme wie bei roten LEDs 
erzeugt. Wenn es so knapp ist mit der Helligkeit, sollte man lieber nach 
helleren LEDs suchen.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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> Soweit ich weiß, kann man den Stromfluss etwas größer ausfallen
> lassen, nur die Lebensdauer verringert sich dann.

Bei den meisten LED kannst du aber auch mit dem Stromfluss schon um 
einiges zurückfahren, ehe du visuell merkbar wahrnimmst, dass die LED 
dunkler wird.

Wenn du deine LED am laufen hast, wirst du schnell feststellen, dass 
zwischen einem Duty-Cycle von 95% und 90% so gut wie kein Unterschied 
besteht. Beim Umschalten von 95% zu 90% merkst du das zwar noch, aber 
durch hinschauen kannst du nicht sagen ob das jetzt 95% oder 90% sind.

> Mein Ziel ist, möglichst eine gleichmäßige Helligkeit bei allen
> LED's zu erreichen.

Ich hatte mal 100 weisse LED aus ein und derselben Charge gekauft. Nach 
dem Einbau stellte sich heraus, dass sie dann doch nicht so gleichmässig 
waren, wie ich dachte. In meiner damaligen Anwendung wars egal. Und auch 
Widerstände haben Toleranzen.

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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> VBE von 1,2 V? Kommt mir etwas hoch vor, ich würd mal mit 0,7-0,8 V rechnen.

Siehe oben. Kam mir auch etwas seltsam vor, ich hatte das Datenblatt ja 
nur schnell nach einer Spannung < 1V überflogen.
Link zum Datenblatt:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/vishay/85112.pdf

>Du sprichst von "allen LEDs"...

Damit meinte ich die in der RGB-Led enthaltenen "einzelnen" LEDs. Sorry, 
wenn das falsch rübergekommen ist.
Angeschlossen werden soll nur eine. Ist für Demonstrationszwecke.
Die LEDs selbst sind von Reichelt und vom Hersteller Kingbright.
Link zum Datenblatt (Hoffentlich tuts der Link):
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDE...;

In diesen LEDs sind zwei blaue enthalten. Ich würde die wohl an einen 
Transistor klemmen. Darauf bezog sich die Frage mit jeweils einem 
Widerstand.

Sorry, das mit den LEDs rückt jetzt zwar in den Vordergrund, aber 
ansonsten macht das mit dem Basiswiderstand ja auch nicht so viel Sinn, 
wenn Spannung und Strom (somit auch die Widerstände) der LED(s) nicht 
klar sind.
So wichtig ist das mit der Helligkeit nicht, aber meine Arbeitsweise ist 
immer Ergebnisorientiert ;-)

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Soo...
es gibt wieder etwas neues, was mich teils erstaunt.
Ich habe jetzt zwei 10k Widerstände parallel geklemmt, so dass mein 
Basiswiderstand bei 5k liegt.
Dann habe ich noch das LED-Fading Beispiel 
(http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Fading), was mir sehr 
gefällt, compiliert und auf den AVR geladen.
Die (Teil-)LEDs lassen sich ohne Probleme ansteuern.
Mit den Vorwiderständen für die LEDs hab ich auch schon gespielt. Die 
Dinger halten zu meinem erstaunen einiges aus.
Bei ca. 170 Ohm leuchten die LEDs aber noch relativ dunkel.
Mit einem Wert <100 Ohm bleibt die Lichtausbeute tatsächlich konstant.
Der Basiswiderstand müsste also auch nochmal an den höheren 
Stromverbrauch am Kollektor angepasst werden.

Autor: Winfried (Gast)
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Ich würd so vorgehen: Erstmal experimentell ermitteln, welche Ströme du 
bei welcher LED haben willst, dann den Vorwiderstand berechnen ( 
(UB-UF)/I ) und dann den Basiswiderstand so, dass du z.B. 5fach 
übersättigst. Dann bist du auf der sicheren Seite.

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Also das ganze nochmal...

Jetzt habe ich mal gebastelt:
Die LEDs halten einiges aus.
Eine ordentliche Helligkeit kommt für meinen Geschmack bei nem 
Vorwiderstand von 50 Ohm raus.
Erstaunlicherweise, ist der Unterschied der blauen LED gegenüber Rot und 
Gründ trotz gleichen Widerstandes kaum wahrnehmbar.
Der Gesamtsrom meiner Last liegt jetzt bei 50mA.
Da geht ja schon gut was über die Leitung grins

Also bei einer Last von 50mA nochmal den Basiswiderstand ausgerechnet:
(Ich schreib jetzt die Attribute einfach, mathematisch falsch in 
Klammern)

U(ein) = 5 Volt
U(BE) = 1,2 Volt
I(c) = 50 mA

Ib = Ic / hFE => 0,05/100 = 0,0005 A
R(Basis) = ( U-U(BE) ) / Ib => 3,8/0,0005 = 760 Ohm

-> Um in die Sättigung zu kommen das ganze mal 3 = ca. 2,2k

Mal gucken obs so funschioniert

Autor: Michael (Gast)
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Öhm, du musst den Basisstrom mit drei multiplizieren, nicht den 
Widerstand, der wird dabei bestenfalls durch drei dividiert ;)

Autor: A. K. (prx)
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Phil J. wrote:

> U(BE) = 1,2 Volt

Wo hast du denn diesen Wert her?

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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>Wo hast du denn diesen Wert her?
Lies oben. Er steht im Datenblatt. Liege ich da falsch?
Das mit dem Widerstand war nen Denkfehler, der Strom soll ja größer 
werden, nicht kleiner.

Autor: A. K. (prx)
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Ok, bei Ic=300mA (je nach Quelle auch 500mA) sind es max 1,2V. Bei 50mA 
sind es ca. 0,7V, maximal gegen 0,8V (Valvo Datenbuch).

Im normalen Strombereich (d.h. bis etwa 50% vom Maximum) bei 
Kleinleistungstypen darf man für diese Dimensionierung getrost mit 0,7V 
rechnen, ohne gross Daten suchen zu müssen. Die entsprechende Kurve 
steht ohnehin nur noch selten im Datasheet. War früher besser.

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Im Tabellenkopf war sein kleines fettgedrucktes unübersehbares "Max.". 
Also wohl realistische 0,7 Volt

R(Basis) = ( U-U(BE) ) / Ib => 4,3/0,0005 = 8600 Ohm
-> Das ganze jetzt dividiert durch drei: 2,8k (2,7k als Kohlewiderstand)

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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