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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem mit Darlingtonschaltung


Autor: Michael E. (micde)
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Hallo zusammen,

also ich bin gerade dabei mir eine Uhr mit großen 7 Segment Anzeigen zu 
bauen. Damit ich die Helligkeit der LEDs möglichst einfach und µC 
gesteuert dimmen kann, habe ich mich dafür entschieden dies mit PWM zu 
realisieren.

Also muss ich den hohen Maximalstrom (oder auch den hohen 
Mittelwertstrom) der 7-Seg.-Anzeigen irgendwie steuern.

Hierzu ist ja prinzipiell eine Darlingtonschaltung geeignet, da auf 
Grund der hohen Stromverstärkung eine hohe Last bei geringem Basisstrom 
gesteuert werden kann.

Die Schaltung ist im Prinzip nur eine einfache 
Standard-Darlington-NPN-Schaltung (siehe Anhang).

In der Simulation sieht alles prima aus.
Einschaltzeit 400s; Ausschaltzeit 1µs.
Laststrom 2A. Auch alles wie berechnet.

Dann kam der Praxistest: ich habe die Schaltung auf eine 
Lochrasterplatine aufgebaut und getestet.

Aber Q2 leitet immer. Egal ob ich 5V (nominal), 12V (zur Erleichterung 
des Aufbaus) oder GND auf die Basis von Q1 lege.

Ich rätsel da jetzt schon den ganzen Tag rum bin aber leider auf keine 
brauchbare Lösung gekommen.

Als Test messe ich den Laststrom (im Schaltbild Strom durch R3 mit 5 Ohm 
dargestellt).
Die Messstrippen sind auch alle ok.

Hat jemand vielleicht eine Idee wie ich das Problem finden kann?

Gruß

Michael


Edit: Leiterbahnen alle überprüft und i.O.
Platine liegt auch auf nicht-leitendem Untergrund.

Autor: Gast4 (Gast)
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Was passiert, wenn Du Q1 ganz rausbaust?

Gast4

Autor: Helmut (Gast)
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Wenn du wirklich die 12V direkt an die Basis von Q1 angelegt hast, dann 
hast Q1 und/oder Q2 bereits kaputt gemacht. Dadurch leitet jetzt 
zumindest einer von beiden dauernd.

Autor: Lorenz P. (lpg-elektronik)
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Morgen!

Wieso machst du das so kompliziert? Verwende doch nen N-Kanal logic-FET. 
z.B den irl3803 
(http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irl3803.pdf)
Mit dem Gate über einen Widerstand (~100R) direkt an den µC Pin!

lg.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Bei diesem Aufbau müsste Q1 einen Strom von 1 A durch den R5 treiben, 
damit Q2 überhaupt richtig leitet. Das wird der nicht lange abkönnen --> 
Hitzetod.
Und zum Thema Grundlagen: Eine Darlington-Schaltung hat den R5 nicht. 
:-/

Zudem müsste Q2 sehr gut gekühlt werden, der wird mit R3=5 Ohm (und 
daraus resultierenden 2,5A bei 12V) garantiert heiß.

Als Tipp:
Für Versuchsaufbauten solltest du nicht soooo dermaßen niederohmige 
Widerstände verwenden.

Autor: HildeK (Gast)
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Lothar Miller schrieb:
>Bei diesem Aufbau müsste Q1 einen Strom von 1 A durch den R5 treiben,
>damit Q2 überhaupt richtig leitet. Das wird der nicht lange abkönnen -->
>Hitzetod.
>Und zum Thema Grundlagen: Eine Darlington-Schaltung hat den R5 nicht.
>:-/

Lothar, R5 hat 6.8 Ohm - es würden 100mA reichen :-). Aber auch damit 
wird er schon zu warm.
Und, die Darlington-Schaltung hat den R5 eigentlich recht häufig, wenn 
auch eher bei 6.8kOhm - schau mal in die Prinzipbilder zur 
Innenschaltung bereits integrierter Darlingtons (z.B. ULN200x). Das 
verhindert, dass Restströme durch Q1 den Q2 bereits aufsteuern. Zudem 
ist auch häufig ein R zu finden, wo hier die Diode D1 sitzt.

Michael Ewinger (micde) schrieb:
>Aber Q2 leitet immer.
Dann ist Q2 bereits defekt - wie Helmut schon schrieb.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Lothar Miller (lkmiller)

>Bei diesem Aufbau müsste Q1 einen Strom von 1 A durch den R5 treiben,
>damit Q2 überhaupt richtig leitet. Das wird der nicht lange abkönnen -->
>Hitzetod.

Naja, das sollen wahrscheinlich eher 6,8 KILOOhm sein.

>Und zum Thema Grundlagen: Eine Darlington-Schaltung hat den R5 nicht.
>:-/

Doch. Sie hat sogar noch viel mehr, nämlich ein R Zwischen Basis und 
Emitter von Q1.

Siehe Datenblatt des ULN2008.

>Zudem müsste Q2 sehr gut gekühlt werden, der wird mit R3=5 Ohm (und
>daraus resultierenden 2,5A bei 12V) garantiert heiß.

Naja, macht halt ~2,5W.

>Für Versuchsaufbauten solltest du nicht soooo dermaßen niederohmige
>Widerstände verwenden.

???
Wenn ich was testen will, muss ich doch auch die Lastgrenzen testen.

MFG
Falk

P S Die beiden Dioden sind überflüssig. Und ja, für sowas nimmt man 
heute besser einen Mosfet, siehe Moasfet-Übersicht.

Autor: Michael E. (micde)
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Hallo,

erstmal Danke für die Zahlreichen Antworten :)

Übrigens fallen laut Simulation und Datenblatt an Q1 800mV bei einem 
Strom in eingeschwungenem Zustand von etwas mehr als 100mA --> ~0.08W

Endtemperatur bei Q2: 187.5 K/W * 0.08W + 20°C = 35°C

Bei der Temperaturberechnung von Q1 ist mir ein Fehler meinerseits 
aufgefallen, habe da versehentlich den Wert für case-junction anstatt 
umgebung genommen :)

Und es gibt einen einfachen Grund, weshalb ich das klassisch Lösen 
wollte:

Ich hab' alle Bauteile da.

Aber ich denk ich werde das Ganze jetzt mal mit einem MOSFET angehen.
Der hat den enormen Vorteil, dass der DS-Widerstand sehr gering ist und 
dort selbst bei 2A kaum Spannung abfällt.

Der 5-Ohm Widerstand war nur eine "Lastsimulation". Da die reale Last 
von den einzelnen Segmenten der 7-Seg. Anzeige abhängt und einen 
Gesamtwert von 2A nicht überschreiten kann.
Allerdings würde ein zu hoher Spannungsabfall an den Transistoren u.U 
bewirken, dass die Schwellenspannung der 7-Seg. Anzeige nicht erreicht 
wird und im Endeffekt garnichts leuchtet. Was ein anderes Netzteil oder 
einen DC/DC Wandler erforden würde.

Also MOSFET ist prinzipiell die bessere und einfachere Lösung.

Gruß

Michael

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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@  Falk Brunner
> Doch. Sie hat sogar noch viel mehr, nämlich ein R Zwischen Basis und
> Emitter von Q1.
Ja, ich seh's ein, das war wohl eine partielle Bildungslücke ;-)
Im Anhang die Werte des BD675 und Co.

> Lothar, R5 hat 6.8 Ohm - es würden 100mA reichen :-)
Hmhmhm... Gilt Dyskalkulie als Ausrede?

Autor: HildeK (Gast)
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>Hmhmhm... Gilt Dyskalkulie als Ausrede?
Nein - das nehme ich dir nicht ab! Allerhöchstens nach einem 
feuchtfröhlichen Abend (dein Post kam ja schon um 11:18) - und dann aber 
nur vorübergehend! :-)

Michael Ewinger (micde) schrieb:
>Also MOSFET ist prinzipiell die bessere und einfachere Lösung.
Ja, meistens.

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