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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistorstrom begrenzen, sodass nichts geschrottet werden kann


Autor: Andy11 (Gast)
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Ich habe einen npn BC548C Transistor als Treiberstufe für einen µC 
Ausgang, von dem ich maximal 90mA ziehen will/darf. Wenn ich allerdings 
mehr ziehe wird er wahrscheinlich kaputt, denn die halten nur 100mA aus. 
Was kann ich machen um zu verhindern, dass mehr gezogen wird.
Ich stell mir vor, das könnte man mit einem uC Ausgang andeuten, dass da 
mehr Strom gezogen wird, und dass man mit der Last hochfahren soll oder 
abbrechen soll, aber dass da nichts beschädigt wird, das weiß ich noch 
nicht wie ichs anstellen soll.

lg Andy

: Verschoben durch Admin
Autor: Mine Fields (Gast)
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Du könntest den Strom mit einem Shunt messen und einen Komparator auf 
Überstrom reagieren. Oder einen ADC-Eingang des Controllers nutzen.

Für eine 90mA-Last würde ich aber nie einen Transistor benutzen, der nur 
100mA aushält.

Autor: mhh (Gast)
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Man könnte es ähnlich einer Konstantstromquelle realisieren, allerding 
wird er dann durch Hitze sterben.

Autor: Andy11 (Gast)
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Stefan L. schrieb:
> Du könntest den Strom mit einem Shunt messen und einen Komparator auf
> Überstrom reagieren. Oder einen ADC-Eingang des Controllers nutzen.

Das wär ne Idee, jedoch sind es ein ganzer Port den ich ausgeben werde, 
dh 8 Pins, die dann per Taster ein und ausschalten kann, und jeder der 
Pins soll die 90mA steuern könnenm und das mache ich über den BC548. Ich 
hätte dann aber nur 6 ADC die frei wären, also niemals alle 8.

Stefan L. schrieb:
> Für eine 90mA-Last würde ich aber nie einen Transistor benutzen, der nur
> 100mA aushält.

Wieso nicht?

Autor: Mine Fields (Gast)
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Andy11 schrieb:
> Wieso nicht?

Weil Transistoren nicht so teuer sind, dass man so knapp dimensionieren 
muss.

Man muss ja nicht unbedingt den Strom mit dem Controller messen. Man 
kann auch einen Komparator nehmen und diesen mit dem jeweiligen 
Ansteuersignal verknüpfen. Oder man nimmt einen Komparator mit Open 
Collector Ausgängen und schaltet diese parallel und hängt sie an ein 
Port Pin. Nur weiß man dann nicht mehr, welcher Ausgang den Fehler hat.

Ansonsten gäbs noch Polyfuses oder Halbleiterschalter mit eingebauter 
Strombegrenzung.

Autor: g457 (Gast)
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Warum so kompliziert? Ich sag nur KISS, nochdazu billig: ein 
strombegrenzender Widerstand. Das schützt zwar nicht vor mutwilliger 
Zerstörung aber zumindest vor den Folgen der üblichen Verdächtigen.

Autor: Andy11 (Gast)
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Ich glaub ich lass es lieber mit der Sicherung, das macht ja nur 
Probleme, ich bau da jetzt sicher keine 8 Komparatoren rein, und die 
KISS Regel vergess ich auch, da das ja nur Verluste bringt und kein 
richtiger Schutz ist.
Danke für eure Tipps.

lg Andy

Autor: Jens G. (jensig)
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Nimm BC327/337 - die können 800mA bei gleicher Bauform, sind somit weit 
weg von 90mA + (begrenzten) Überströmen.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Andy11 schrieb:

>Ich habe einen npn BC548C Transistor als Treiberstufe für
>einen µC Ausgang, von dem ich maximal 90mA ziehen will/darf.

Was soll der Transistor denn machen? Analog oder digital steuern?

Autor: Santa K (Gast)
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Wilhelm Ferkes schrieb:
> Analog oder digital steuern?

Die Last ist dynamisch.

Autor: Mine Fields (Gast)
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Santa K schrieb:
> Wilhelm Ferkes schrieb:
>> Analog oder digital steuern?
>
> Die Last ist dynamisch.

Und nachts ist kälter als draußen :)

Autor: Santa K (Gast)
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Stefan L. schrieb:
> Und nachts ist kälter als draußen :)

Du redest Schwachsinn^^

Autor: Mine Fields (Gast)
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Ich wollte damit ausdrücken, dass deine Antwort überhaupt nicht zur 
Frage gepasst hat.

Autor: Santa K (Gast)
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Andy11 schrieb:
> von dem ich maximal 90mA ziehen will/darf. Wenn ich allerdings
> mehr ziehe wird er wahrscheinlich kaputt, denn die halten nur 100mA aus.

Das ist doch klar dass die Last dynamisch ist!!

Autor: Andy11 (Gast)
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Stefan L. schrieb:
> Ich wollte damit ausdrücken, dass deine Antwort überhaupt nicht zur
> Frage gepasst hat.

Was meinst du denn damit, Santa hat schon recht die Last geht hoch und 
runter, damit weißt du ja was du wissen wolltest und zwar dass die Last 
das einzige ist was sich ändert, die 5 V sind da und bleiben 
größtenteils auch

lg Andy11

Autor: Jens G. (jensig)
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Die Frage, ob der transistor analog oder digital angesteuert wird, hat 
nix damit zu tun, ob die Last dynamisch oder statisch ist. Somit war die 
gegebene Antwort wirklich komplett daneben.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Jens G. schrieb:

>Somit war die gegebene Antwort wirklich komplett daneben.

Vielen Dank für deinen überaus wertvollen Beitrag.

Autor: Andy11 (Gast)
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Jens G. schrieb:
> Die Frage, ob der transistor analog oder digital angesteuert wird

Ich steuere ihn mit einem Mikrocontroller an, dh Digital. 5V da und zu 
einem anderen Zeitpunkt 5V weg, recht so?

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Andy11 schrieb:

>Ich steuere ihn mit einem Mikrocontroller an, dh Digital. 5V da
>und zu einem anderen Zeitpunkt 5V weg, recht so?

OK, da haben wir schon mal die Ansteuerung. Der Transistor soll nur 
schalten. Mit "5V weg" meinst du hoffentlich 0V.

Oben wurde schon mal beschrieben, daß man Transistoren nicht gerade im 
Grenzbereich betreiben muß. Das ist richtig, denn an den Grenzen 
verschlechtern sich durchaus ein paar wichtige Parameter, darunter die 
Stromverstärkung und die Sättigungsspannung, die für dich wichtig sein 
könnten.

Eine andere Frage wäre noch, vieviel Strom der Ansteuerpin des µC 
liefern kann. Denn, beim BC548 braucht man IB=5mA, um bei IC=100mA ein 
UCEsat von 0,6V zu erreichen. Der muß also schon auch kräftig 
angesteuert werden.

Autor: Mine Fields (Gast)
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Wilhelm Ferkes schrieb:
> Oben wurde schon mal beschrieben, daß man Transistoren nicht gerade im
> Grenzbereich betreiben muß. Das ist richtig, denn an den Grenzen
> verschlechtern sich durchaus ein paar wichtige Parameter, darunter die
> Stromverstärkung und die Sättigungsspannung, die für dich wichtig sein
> könnten.

Dazu kommt, dass die Werte häufig nur für 25 Grad gelten und auch eine 
entsprechende thermische Anbindung nötig ist.

Der Prozessorpin kann normalerweise schon 20mA liefern. Aber trotzdem 
kann man darüber nachdenken, ob man nicht doch lieber einen FET 
einsetzt.

Autor: Floh (Gast)
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Wie wärs mit einer Stromgegenkopplung durch einen Emitterwiderstand am 
Transistor? Dadurch wird ja auch der maximale Strom durch den Transistor 
beeinflusst.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Im Anhang ist eine einfache Strombegrenzung auf ca. 90mA zu sehen. In
der Simulation wird der Lastwiderstand innerhalb von 1s von 100Ω auf 0Ω
abgesenkt.

  rot:   Widerstand
  blau:  Spannung am Widerstand
  grün:  Strom durch den Widerstand
  lila:  Verlustleistung am Transistor

Bis 5V am Ausgang ist die Schaltung gerade noch kurzschlussfest. Die
Verlustleistung am BC337 steigt dann auf maximal 400mW, 625mW hält er
maximal aus.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Stefan L. schrieb:

>Der Prozessorpin kann normalerweise schon 20mA liefern.

Die Typen, mit denen ich es zu tun hatten, eben nicht. Der 8051 hat 
keine Push-/Pull-Ausgänge, und kann nur 1,6mA gegen Masse schalten, und 
beim LPC2000 (z.B. LPC2129) waren typisch 4mA in beide Richtungen bei 
0,4V Spannungseinbruch angegeben, obwohl der Strom auch höher sein kann.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Stefan L. schrieb:

>Aber trotzdem kann man darüber nachdenken, ob man nicht doch
>lieber einen FET einsetzt.

--> Steigert den Preis.

Yalu X. schrieb:

>Im Anhang ist eine einfache Strombegrenzung auf ca. 90mA zu sehen.

--> Steigert den Schaltungs- und Teileaufwand.


Da müßte man eben die Rahmenbedingungen mal kennen, ob es ne einzelne 
Hobbyschaltung oder ein industrielles Massenprodukt wird.

Autor: Mine Fields (Gast)
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Wilhelm Ferkes schrieb:
> --> Steigert den Preis.

Wieder diese Halb-Cent-Diskussionen... Wobei ich sogar stark bezweifle, 
dass ein FET heutzutage tatsächlich teurer ist. Wenn man wirklich sparen 
will kann man sogar den Gatewiderstand weglassen. Solange keine 
Millionenstückzahlen sind spielt das aber hier kaum eine Rolle.

Wilhelm Ferkes schrieb:
> Der 8051 hat
> keine Push-/Pull-Ausgänge, und kann nur 1,6mA gegen Masse schalten

8051 ist jetzt nicht gerade ein aktueller Typ... gut, der TE hat nichts 
über den Prozessortyp verraten, aber ein aktueller uC kann doch schon 
einige mA treiben.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Wilhelm Ferkes schrieb:
>>Im Anhang ist eine einfache Strombegrenzung auf ca. 90mA zu sehen.
>
> --> Steigert den Schaltungs- und Teileaufwand.

Gegenüber welcher Alternativschaltung?

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Yalu X. schrieb:

>Gegenüber welcher Alternativschaltung?

Zumindest gegenüber der Einfachschaltung aus 1 Transistor.

Gut, man muß bei speziellen Problemen Alternativen suchen, und das 
sollte dem TE auch bewußt sein.

Autor: Juergen (Gast)
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Was für Lasten sind denn das?

Autor: Andy11 (Gast)
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Juergen schrieb:
> Was für Lasten sind denn das?

ohmsche Lasten

Wilhelm Ferkes schrieb:
> Eine andere Frage wäre noch, vieviel Strom der Ansteuerpin des µC
> liefern kann. Denn, beim BC548 braucht man IB=5mA, um bei IC=100mA ein
> UCEsat von 0,6V zu erreichen. Der muß also schon auch kräftig
> angesteuert werden.

Das geht sich schon aus, habe schon Simulationen angestellt.

Der Mikrocontroller kann schon 20mA liefern und ich muss nur 800uA 
liefern können pro Pin laut Pspice Simulation (siehe Bild)

Danke euch allen, ich werds so lassen.

lg Andy

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