Hallo
kenne mich leider nicht gut mt elektronik aus daher meine frage.
wieso werden bei H-Brücken (beispiel
http://www.jfunk.org/extras/labs/BipolarHBridgeSchematic.gif) zur
ansteuerung von motoren neben NPN Transistoren auch PNP Transistoren
verwendet?
Kann man nicht NUR NPN Transistoren nehmen?
danke und gruss
Esko wrote:
> Weil man dann eine höhere Steuerspannung bräuchte.> Einfach mal die Grundlagen zum NPN-Transistor anschauen.> U_BE = 0,7V
die ist vom Halbleiter silizium abhängig und trifft für Silizium PNP
ebenso zu (U_BE=-0.7V)
Germanium 0,4
siliziumshottky ebenfalls 0,4
alles unabhängig von der Zonenfolge
Esko hat aber Recht: Setze ich 'oben' auch NPNs ein, muss ich mit der
Steuerspannung mindestens über den Spannungsabfall des Verbrauchers
drüber., damit durch die BE-Strecke überhaupt mal Strom fließt.
Sven P. wrote:
> Esko hat aber Recht: Setze ich 'oben' auch NPNs ein, muss ich mit der> Steuerspannung mindestens über den Spannungsabfall des Verbrauchers> drüber., damit durch die BE-Strecke überhaupt mal Strom fließt.
nein, das liegt nicht an U_BE sondern wie ich schrieb am Bezugspotential
des Schalttransistors und das liegt bei einer PNP-Eemmitterschaltung
nunmal an plus.
A. K. wrote:
> Winfried J. wrote:>>>> U_BE = 0,7V>>> siliziumshottky ebenfalls 0,4>> Gibt's das als BE-Strecke?
?
aber U_CE lässt sich bei shottkytransistoren auf 0,4 Vdrücken in dem die
Sättigung unterdrückt wird
Sven P. wrote:
> Esko hat aber Recht:
nein
>Setze ich 'oben' auch NPNs ein, muss ich mit der> Steuerspannung mindestens über den Spannungsabfall des Verbrauchers> drüber., damit durch die BE-Strecke überhaupt mal Strom fließt.
ja,
das hat esko aber nicht geschrieben, entspricht aber den von mir
beschrieben Rückwirkungen Seitens des Verbrauchers.
Esko wrote:
> Doch es liegt an U_BE.> Die Spannung U_BE ist bei NPN positiv und bei PNP negativ.
Nein. Es liegt an I_B. Es ist zwar korrekt, dass für einen positiven I_B
ein positives U_BE nötig ist, aber ein Bipolartransistor ist immer noch
stromgesteuert. Der pnp-Transistor braucht eben einen negativen I_B
zum aufsteuern, und der lässt sich in der beschriebenen Konfiguration
einfacher erzeugen.
>Haarspalterei, die Spannung stellt sich eben entsprechend zum Strom ein,>oder umgekehrt.
Das ist keine Haarspalterrei sondern elementar. Bipolartransistoren sind
stromgesteuerte Stromquellen, MOSFETS sind spannungsgesteuerte
Stromquellen. Um zu verstehen warum ein Transistor so funktioniert, wie
er funktioniert ist das nicht unerheblich.
@ Nachdenker (Gast)
>Will man H-Brücken, aus welchen Gründen auch immer, mit rel. grossen>Strömen bauen, hat man bei npn-Typen die grössere Auswahl.
Und wenn man auf dem Stand der Zeit bleiben will, nimmt man N-Kanal
MOSFETs. Da braucht man zwar ne Ladungspumpe wie z.B. im L6202, hat dann
aber ordentlich Dampf und wenig Verluste.
MFG
Falk
Sorry, aber Falk ist der einzige, der hier auch nur ansatzweise
sinnvolle Kommentare abgibt. Hinweise, die nur die halbe Wahrheit
enthalten helfen halt nix. Schottkytransistoren, haha, was nen Quark.
Ein NPN im positiven Zweig bietet Vorteile (in der ganzen Brücke
identische Transistoren, niederohmigere Typen gibt es als NPN), hat aber
einen grossen Nachteil: Um den oberen NPN (oder N-Kanal-MOSFET) zu
schalten, braucht es eine Spannung, die positiv gegenüber der
Versorgungsspannung ist. Somit werden immer irgendwelche
Hilfskonstrukte benötigt, um eben diese Steuerspannung zu erzeugen.
Beispiele wären:
- Ladungspumpe (dauerhaftes Einschalten des positiven Zweig ist möglich)
- Bootstrapschaltung (einfach, aber Einschalten nur für eine begrenzte
Zeit)
- Galvanisch getrennte Erzeugung einer Hilfsspannung
Eddy Current wrote:
> Sorry, aber Falk ist der einzige, der hier auch nur ansatzweise> sinnvolle Kommentare abgibt. Hinweise, die nur die halbe Wahrheit> enthalten helfen halt nix. Schottkytransistoren, haha, was nen Quark.
Und wieder einer, der sich gewaltig im Ton vergreift! Beherrsch Dich!
"Sorry, aber Falk ist der einzige, der hier auch nur ansatzweise
sinnvolle Kommentare abgibt. Hinweise, die nur die halbe Wahrheit
enthalten helfen halt nix." -
"Ein NPN im positiven Zweig bietet Vorteile (in der ganzen Brücke
identische Transistoren, niederohmigere Typen gibt es als NPN),"
Festzustellen ist, dass höhere Stromstärken und auch Leistungen bei
bipolaren Transistoren halt in npn-Polarität verfügbar sind
( früher auch vielfach verwendet wurden, nicht nur in Hifi-Verstärkern
und TV-Zeilenendstufen ).
Nie hatte ich behauptet, dass z.B. MOSFET's nicht die günstigere Wahl
sein könnten.
Eddy Current wrote:
> Sorry, aber Falk ist der einzige, der hier auch nur ansatzweise> sinnvolle Kommentare abgibt.
Falk ist kompetent.
> Ein NPN im positiven Zweig bietet Vorteile (in der ganzen Brücke> identische Transistoren,
Und, hamwa da was gewonnen im Schaltbetrieb? Nein. Ich will ja mal nicht
annehmen, dass Abrauchen eingeplant wird...
> niederohmigere Typen gibt es als NPN),
Das war vor zehn Jahren vielleicht so. Bei modernen Komplementär-Paaren
ist der PNP aufm Substrat halt entsprechend dicker ausgelegt, damits
wieder stimmt.
> hat aber> einen grossen Nachteil: Um den oberen NPN (oder N-Kanal-MOSFET) zu> schalten, braucht es eine Spannung, die positiv gegenüber der> Versorgungsspannung ist.
Ne, um den NPN-Transistor durchzusteuern, brauchts einen Stromfluss
durch dessen BE-Strecke. Da der Emitter aber blöderweise an der Last
hängt, hängts auch vom Widerstand der Last und damit dem Spannungsabfall
dadrüber ab, wie groß die Spannung ist, die zum Stromfluss durch die
BE-Strecke führt.
> Somit werden immer irgendwelche> Hilfskonstrukte benötigt, um eben diese Steuerspannung zu erzeugen.
Ja.
> Beispiele wären:> - Ladungspumpe (dauerhaftes Einschalten des positiven Zweig ist möglich)
Ja. Schaltregler ginge z.B. komfortabel.
> - Bootstrapschaltung (einfach, aber Einschalten nur für eine begrenzte> Zeit)
Ganz gut mit PWM zu gebrauchen, eben so lange, wie das Dingen schaltet.
> - Galvanisch getrennte Erzeugung einer Hilfsspannung
Ja.
Bei modernen Komplementär-Paaren
ist der PNP aufm Substrat halt entsprechend dicker ausgelegt, damits
wieder stimmt.
( => dann ist die Schalt-Symmetrie erst recht etwas kritisch, und muss
gff. bei der Ansteuerung berücksichtigt werden. )
-
Bipolare Transistoren mit den rel. grössten Strömen, bis 1,2 kA, gab's
nie in pnp ( zugegeben, heute praktisch nicht mehr gebräuchlich ).
"Ne, um den NPN-Transistor durchzusteuern, brauchts einen Stromfluss
durch dessen BE-Strecke. Da der Emitter aber blöderweise an der Last
hängt, hängts auch vom Widerstand der Last und damit dem Spannungsabfall
dadrüber ab, wie groß die Spannung ist, die zum Stromfluss durch die
BE-Strecke führt."
Im Schaltbetrieb ( NUR der ist bei Leistungs-H-Brücken relevant ! ) ist
U(ce) immer ungefähr U(be), d.h. man braucht immer eine Klimmzug-Lösung,
um die oberen Zweige aufzusteuern.
@Nachdenker:
Die H-Brücke kann man entweder als Komplementär-Emitterfolger oder als
Emitterschaltung beider Transistoren aufbauen. Was meintest Du jetzt mit
"die oberen Zweige aufsteuern"? Ich nehme an, die bisherige Diskussion
ging darum, dass beim Emitterfolger die Ausgangsspannung immer um die
BE-Spg. geringer als die Versorgungsspannung ist.
Dieter
Man kann durchaus npn-Transistoren oben verwenden. Das hätte unter
Umständen sogar Vorteile bezüglich der Schaltgeschwindigkeit, da
pnp-Transistoren langsamer sind als ein vergleichbarer npn-Transistor.
Aber drauf kommt es in dieser Anwendung wahrscheinlich nicht an.
Der Nachteil am npn-Transitor oben ist - wie schon einge erwähnt -, dass
du
eine Basis-Emitter Spannung von etwa 0.7 V benötigst, um den Transitor
zum leiten zum bringen und etwa 0 V um ihn zu sperren
Beim PNP Transistor hier ist da recht einfach: Der Emitter liegt auf
festem Potential (hier: VDC). Einfach ein Widerstand nach GND schalten
und der Transistor leitet. Widerstand nach VDC -> Transistor sperrt.
Super einfach.
Beim npn-Transistor stößt man da auf Schwierigkeiten, wenn dieser oben
eingabut wird. Das Potential am Emitter ändert sich mit dem
Schaltzustand der Brücke: Ist der Transistor oben eingeschaltet, so
liegt am Emitter etwa VDC an (minus dem Kollektor-Emitter Spannung....).
Sperrt der obere Transistor und leitet der untere liegt ewta GND am
Emitter des oberen Transistors.
Du musst dir also für diesen Fall eine Spannungsquelle aufbauen, die
bezogen auf den Emitter immer entweder 0V oder 0.7 V liefert. Das ist
natürlich mit ein entsprechender Aufwand verbunden, den man erst
betreiben wird, wenn's denn unbedingt nötig ist. Wie erwähnt, kann man
das z.B. mit sogenannten Bootstrapschaltungen gelöst werden (einfach mal
googeln). Nebebei, im eingeschalteten Zustand wäre - wie auch schon
erwähnt - die Basis-GND Spannung tatsächlich höher als VDC. Die
Bootstrapschaltung regelt das oft von selbst.
Kurz vielleicht noch zu dem, ob ein Bipolartransistor eine
stromgesteuerte oder spannungsegsteuerte Stromquelle darstellt: Das kann
man ja erstmal sehen wie man will, da ja Strom und Spannung verknüpft
sind.
Nimmt mam alledings das Bändermodell als Anschauung, wird man
feststellen, das beim Bipolartransistor der Kollektorstrom eigentlich
über die Basis-Emitter-Spannung gesteuert wird. Auch Modelle (Spice etc)
betrachten den Bipolartransistor immer als spannungsgesteuerte
Stromquelle. Auf den Basisstrom würde man gerne verzichten, geht
physikalisch dummerweise aber nicht. Der Zusammenhang ziwschen Spannung
und Strom lässt sich auch noch schlecht merken (e-Funktion).
Allerdings ist - Zufall oder nicht :-) - der draus entsehende
Zusammenhang zwischen Basisstrom und Kollektorstrom in bestimmten
Bereichen linear. Für viele Fälle kann es daher einfacher und bequemer
sein, den Bipolartransistor als stromgesteuerte Stromquelle zu sehen.