Hallo zusammen,
ich möchte eine 12V/30W Glühlampe per Mikrocontroller ansteuern und habe
zunächst mal eine Schaltung aufgebaut, um mir das Betriebsverhalten mit
einem TIP120 anzusehen. Dessen Basis würde später vom uC direkt oder per
Optokoppler angesteuert.
Die Schaltung funktioniert: Wenn das Poti auf 18k runtergeregelt wird,
fließt zwischen Emitter und Trafo ein Strom von rund 1,9A, die Lampe
leuchtet. Dabei wird der Darlington trotz Kühlkörper aber so heiß, dass
man ihn nicht mehr anfassen kann.
Ist das sinnvoll (Lebensdauer)? Sollte ich lieber ein Relais nehmen?
Oder hat die Schaltung einen grundsätzlichen Fehler?
Vielen Dank für die Unterstützung
Frank
Nimm einfach einen Logic-Level-Mosfet wie z.B. den IRLZ34N. Bei den 2,5A
deiner Lampe kannst Du dir dann auch gleich den Kühlkörper sparen.
Du könntest natürlich auch mal ausprobieren, was eine Glättung deiner
pulsierenden Gleichspannung bewirkt. Häng mal 2500µF hinter den
Gleichrichter.
> Ist das sinnvoll ?
Nein.
> Sollte ich lieber ein Relais nehmen?
Nein.
> Oder hat die Schaltung einen grundsätzlichen Fehler?
Ja.
Du sollst Transistoren als Schalter nicht im Analogbetreib mit zu wenig
Strom in die Basis verhungern lassen, sondern im Schaltbetrieb voll
durchschalten, durch mindestens 1/20 des Kollektorstromes bei normalen
Transistoren und 1/400 des Basisstroms bei Darlingtons, also 1.9A/400=
5mA, an 12V also maximal 2500 Ohm als Vorwiderstand, nicht 18000 Ohm.
Diese 5mA kann auch ein uC liefern, nur bringt er nur 5V, also sollte
der Widerstandswert zwischen dessen Ausgang und dem Transistor nicht
über 1k Ohm betragen.
Die Elko-Geschichte ist Humbug, ein MOSFET täte es auch wenn er wie
geschrieben ein LogicLevel Typ ist. Beachte, daß Glühlampen beim
Einschalten gern mal den 10-fachen Strom brauchen (einfach auszurechnen:
Kaltwiderstand messen und Betriebsspannung dadurch teilen), also die
Transistoren für ca. 19A Pulsstrom ausgelegt sind.
Der Darlington wird bei 1.9A ungefähr 0.8V Spannungsverlust haben also
1.5 Watt Leistung in Wärme umsetzen, was bei TO220 durchaus dazu führt,
daß er so heiss wird, daß man ihn nicht anfassen kann. Aber noch im
unschädlichen Bereich. Dennoch kann es sich lohnen, den TO220 mit dem
Gehäuse auf was draufzuschrauben, die Platine reicht bereits als
Wärmeableiter.
Der IRLZ34 würde nicht warm werden weil er nur zu 0.01V Spannungsverlust
führt.
MaWin schrieb:> Du sollst Transistoren als Schalter nicht im Analogbetreib mit zu wenig> Strom in die Basis verhungern lassen, sondern im Schaltbetrieb voll> durchschalten, durch mindestens 1/20 des Kollektorstromes bei normalen> Transistoren und 1/400 des Basisstroms bei Darlingtons, also 1.9A/400=> 5mA, an 12V also maximal 2500 Ohm als Vorwiderstand, nicht 18000 Ohm.
Jau, funktioniert ! Danke, MaWin
> Der IRLZ34 würde nicht warm werden weil er nur zu 0.01V Spannungsverlust> führt.
My first MOSFET ;-) verwirrt mich dann doch. Ich habe den jetzt statt
des TIP120 eingebaut....
...und noch bevor ich die Gate-Leitung angeschlossen habe (mein fiktiver
Schalter) leuchtet die Lampe bereits !?! (Staun!) Ich kann die
Gate-Leitung "offen" bameln lassen, die Lampe leuchtet und der IRLZ wird
nicht warm. Besonders cool finde ich, dass ich die Lampe jetzt mit den
Fingern ein- und ausschalten kann durch Berühren des blanken Kabelendes
der Gateleitung.
a) Kann ich damit nun im Zirkus auftreten oder hat das eine schnöde
physikalische Begründung?
b) Gezielt einschalten geht mit Anschluß der Gateleitung an den
Vorwiderstand in meinem Bild! Schaltet man gezielt aus durch Verbinden
der Gateleitung mit dem Minuspol des Brückengleichrichters?
c) Und am uC? Einschalten über 1-Pegel und Ausschalten über 0 ?
Grüße,
Frank
> a) Kann ich damit nun im Zirkus auftreten oder hat das eine schnöde> physikalische Begründung?
Du hast Spannung, denk an die Funken im Winter beim ausziehen eines
Pullovers, und lädst damit das Gate des MOSFETs.
Dummerweise darf das nicht über 20V aufgeladen werden, der Funken würde
es zerstören. MOSFET Gates also immer in der Schaltung einlöten, damit
keine zu hohen Spannungen durch anfassen an den MOSFET kommen können. Je
kleienr der MOSFET je kleiner die Gate-Kapazität je höher die Spannung
wenn du deine Ladung an ihn überträgst desto leichter geht er kaputt, es
gibt Handhabungshinweise für MOSFETs.
> b) Gezielt einschalten geht mit Anschluß der Gateleitung an den> Vorwiderstand in meinem Bild! Schaltet man gezielt aus durch Verbinden> der Gateleitung mit dem Minuspol des Brückengleichrichters?
Ja.
> c) Und am uC? Einschalten über 1-Pegel und Ausschalten über 0 ?
Ja.
Dreieinhalb Jahre, die Zeit rennt echt. Habe das Projekt wieder
ausgegraben und nun noch zwei Fragen.
Beachtet bitte den aktualisierten Schaltplan. Der FET ist ein 34er,
Eagle kennt aber nur den 44er und den Namen bekomme ich nicht
weggeblendet. Der Schalter soll einen Port des ATmega darstellen, der
schaltet ja wahlweise nach Hi oder Low im 5V-Netz.
1. Den Kondensator C2 habe ich mir ausgedacht, um die Lampe sanft
aufleuchten und ausgehen zu lassen. Die geplante Schaltfrequenz liegt
unter 0,1 Hertz, so ca. alle 10 bis 90 Sekunden. Kann man das so machen?
2. Die Diode D1 habe ich mir ausgedacht, damit mir der geladene
Kondensator C2 nicht den ATmega zerstört, wenn der auf Low schaltet oder
kann da sowieso nichts passieren? Sollte ich wg. der Diode den
Widerstand unter 1k senken?
Danke und Grüße
Frank
1. Wenn wirklich nur alle paar 10s umgeschaltet wird, sollte es gehen
(Zeitkonstante ist ja nicht sehr lang). Wenn Du öfters schalten würdest,
müsstest Du wieder mit heisem Transistor rechnen, denn in der Auf- und
Abblendphase verheizt der ja wie ein Spannungsteiler die überflüssige
Energie (Spannung).
2.D1 ist schädlich für die Funktion - weg damit. Denn sonst bekommst Du
C1 bei L nicht mehr entladen. Beschädigen kann C2 den µC nicht, denn da
ist ja der R1 dazwischen, der bei 1k den Strom auf höchstens 5mA
begrenzt (bei 5V Signalhub).
Und Bonuspunkt 3: C1 ist unnötig - weg damit (es sei denn, Du erkennst
doch noch 0,001% AC-Anteil im Licht)
Frank schrieb:> Den Kondensator C2 habe ich mir ausgedacht, um die Lampe sanft> aufleuchten und ausgehen zu lassen.
Hast du mal überlegt, wo während das "sanft" die restliche Spannung
bleibt? Richtig - die heizt deinen FET kräftig auf, weil du den
plötzlich im Linearen Bereich betreibst. Lies mal etwas über PWM. Das
ist für den µC eine der leichtesten Übungen.
>Hast du mal überlegt, wo während das "sanft" die restliche Spannung>bleibt? Richtig - die heizt deinen FET kräftig auf, weil du den>plötzlich im Linearen Bereich betreibst. Lies mal etwas über PWM. Das>ist für den µC eine der leichtesten Übungen.
Da es nur um ganz wenige Zehntel Sekunden (vielleicht nur 1/10, wenn man
die nichtlineare Übertragungskennlinie eines Mosfets betrachtet) geht,
dürfte die anfallende Wärmemenge in der Wärmekapazität des Mosfets
untergehen.
Wie schon gessagt, man sollte nicht pausenlos hin und herschalten, aber
alle paar 10s sehe ich kein Problem.
Der Mosfet muß aber trotzdem von der Leistung her dazu passen. Und da
die Lampe ein Kaltleiter ist, wird diese bei halber Spannung nicht nur
halben Strom ziehen, sondern deutlich mehr, als die halbierte Spannungs
vermuten liese. Mit einem 50W Typen bist Du aber sicherlich auf der
sicheren Seite (trotzdem Vorsicht vor den modernen Schaltmosfets, die
trotz Monsterströme und -leistungen (die für den Schaltbetrieb gelten)
teilweise mickrige Leistungen/Ströme im analogen Bereich vertagen - s.
SOAR-Diagramm in den DBs).
IRLZ34/44 scheinen schon passend zu sein.
