Hallo,
im Tutorial zum Basiswiderstand ist eine Beispielberechnung für den
Transistor BC328 ausgeführt. Dort steht irgendwann folgendes:
•Der Mikrocontroller sei vom Typ ATmega oder ATtiny und liefert bei
einer Versorgungsspannung von 5V abzüglich 10% Toleranz mindestens 4,5
Volt bei 3,3mA. Weiter fallen 0,7 V an der BE-Strecke ab, also bleiben
ca. 3,8 V.
Im Datenblatt für den BC328 (http://www.mikrocontroller.net/part/BC328)
finde ich unter V_BEsat den Wert 2V.
Warum wird hier 0,7 Volt gerechnet. Das ist doch der Wert für VCEsat und
hat primär doch nichts mit dem Basisstrom zu tun, oder?
Wo ist mein Denkfehler?
Vielen Dank
Lars
@ Lars K. (Gast)
>(http://www.mikrocontroller.net/part/BC328)finde ich unter V_BEsat den>Wert 2V.
Das ist ein Extremwert, in dem alle möglichen und unmöglichen
Randbedingungen reingerechnet sind.
>Warum wird hier 0,7 Volt gerechnet.
Weil das ein Wert ist, wie er unter normalen Bedingungen auftritt.
> Das ist doch der Wert für VCEsat und
Nein, das ist erstmal nur eine Zahl.
>hat primär doch nichts mit dem Basisstrom zu tun, oder?
Nein.
@ Ape (Gast)
>V_BEsat ist die Sättingungsspanung.>Um das zu Verstehen schaust du dir am besten das Ersatzschaltbild eine>Transistors an.
Mit dem Beitrag gewinnst du bestimmt den Pädagogikpreis 2013. . .
Vbestat interessiert nur selten.
Realistischer ist die Kurve auf Seite 5.
Die 0,7V für Vbe sind ein universeller Daumenwert für bipolare
Silizium-Transistoren, der im oberen Bereich des Basisstroms eines
realen Transistors nicht unbedingt zutreffen muss. Aber bei der
Berechnung des Basiswiderstands für einen gesättigten Schalter
kalkuliert man dank der Übersteuerung in die Sättigung ohnehin über den
Daumen. Ob das also dann real auch mal 1,0V sein können spielt bei
Vcc=5V nicht wirklich eine Rolle.
Lars K. schrieb:> Das ist doch der Wert für VCEsat und> hat primär doch nichts mit dem Basisstrom zu tun, oder?>> Wo ist mein Denkfehler?
Du hast das Sternchen (oder war es eine hochgestellte 2?) nicht
beachtet.
Da steht nämlich das das bei einem Basistrom von 50mA! mit einer
Pulsdauer von 50µs und einer rel Einschaltdauer von max 2% gemessen
wurde, sonst wäre der Transistor nämlich defekt.
Im Moment ist mir allerdings unklar warum dieser Wert überhaupt
angegeben wird und wofür er wichtig ist.
Falk Brunner schrieb:> Das ist ein Extremwert, in dem alle möglichen und unmöglichen>> Randbedingungen reingerechnet sind.
Auch wenn das ein Extremwert ist, der da aufgeführt wird, wäre das schon
der gesuchte Wert für die bei der Berechnung benötigte
Basis-Emitter-Spannung?
Ist es besser mit den 0,7V oder mit den 2V des Datenblatts zu rechnen?
Und ist es meistens so, dass sowohl für V_CEsat UND V_BEsat mit 0,7V
gerechnet wird?
Lars K. schrieb:> Ist es besser mit den 0,7V oder mit den 2V des Datenblatts zu rechnen?
Das hängt davon ab, von welchem Bereich seines zulässigen Stroms die
Rede ist. Solange du im unteren bis mittleren Bereich des
Kollektorstroms eines Transistors bleibst kannst du locker mit 0,7-1V
rechnen.
Wenn du einen Transistor jedoch in Richtung Kante fährst, dann ist
dieser Wert nicht mehr über alle Temperaturen und Streuungen
gewährleistet. Allerdings ist ein Betrieb an der Kante nicht
empfehlenswert, statt dessen ist dann ein stärkerer Typ sinnvoll.
Lars K. schrieb:> Falk Brunner schrieb:>> Das ist ein Extremwert, in dem alle möglichen und unmöglichen>>>> Randbedingungen reingerechnet sind.>> Auch wenn das ein Extremwert ist, der da aufgeführt wird, wäre das schon> der gesuchte Wert für die bei der Berechnung benötigte> Basis-Emitter-Spannung?
Nein.
Wenn du eine Autobahn-Brücke auslegst, dann rechnest du auch nicht
damit, dass da gleichzeitig ein Airbus-380 landen und ein U-Boot auf
einem Schwerlasttransport drüber fahren könnte. Auch wenn das
theoretisch möglich wäre.
> Ist es besser mit den 0,7V oder mit den 2V des Datenblatts zu rechnen?
Nimm die 0.7
Das ist der Wert, mit dem du es in der Praxis zu tun haben wirst. UNd
wenn es mal nicht 0.7 sondern 0.9V sind, dann ist das auch wurcht, weil
du bei der Dimensionierung des Basiswiderstands sowieso großzügig bist
und mehr Strom erlaubst als du rechnerisch brauchen würdest.
> Und ist es meistens so, dass sowohl für V_CEsat UND V_BEsat mit 0,7V> gerechnet wird?
Die Sache mit dem Ersatzschaltbild weiter oben war gar nicht so
verkehrt. Im einfach Ersatz ist ein Bipolartransistor aus 2 Stück Dioden
zusammen gesetzt. Pro Diode rechnest du mit 0.7V Abfall.
-----+-----
| Collector
|
Diode
|
Basis ----------+
|
Diode
|
| Emitter
------+---- GND
Zwischen Basis und Emitter liegt 1 Diodenstrecke. Mit wieviel Abfall
rechnest du daher?
Zwischen Collector und Emitter liegen 2 Diodenstrecken. Mit wieviel
Abfall rechnest du daher?
Das ganze ist hier stark vereinfacht, das ist schon klar. Bei der
Prüfung zur Vorlesung "Halbleitertechnik" auf der Uni würdest du mit
dieser vereinfachten Sichtweise keinen Blumentopf gewinnen. Aber zum
Verständnis reicht das erst mal und ausserdem sind wir in der
Digitaltechnik. Für uns gibt es sowieso nur: Transistor leitet oder
Transistor sperrt.
Karl Heinz Buchegger schrieb:> Zwischen Basis und Emitter liegt 1 Diodenstrecke. Mit wieviel Abfall>> rechnest du daher?>> Zwischen Collector und Emitter liegen 2 Diodenstrecken. Mit wieviel>> Abfall rechnest du daher?
Zwischen B und E mit 0,7
Zwischen C und E mit 2*0.7 = 1.4
Zwischen C und E nimmt man jedoch auch immer nur 0,7 her. Das verwirrt
mic jetzt doch wieder, sorry:-)
Lars K. schrieb:> Zwischen C und E nimmt man jedoch auch immer nur 0,7 her.
Nein.
> Zwischen C und E mit 2*0.7 = 1.4
Nein. Das addiert sich nicht. Vce(sat) liegt meist deutlich unter Vbe.
Karl Heinz Buchegger schrieb:> Die Sache mit dem Ersatzschaltbild weiter oben war gar nicht so> verkehrt. Im einfach Ersatz ist ein Bipolartransistor aus 2 Stück Dioden> zusammen gesetzt. Pro Diode rechnest du mit 0.7V Abfall.
Das führt ziemlich in die Irre, weil ...
> Zwischen Collector und Emitter liegen 2 Diodenstrecken. Mit wieviel> Abfall rechnest du daher?
... dabei bei einem BC328 30,7V rauskommen. Vcb=30V und Vbe=0,7V. ;-)
Die CB-Diode ist ja in Sperrrichtung geschaltet. Dieses Modell taugt für
die hiesige Betrachung herzlich wenig. Und eine reale Situation mit z.B.
Vce(sat)=0,2V bei Vbe=0,7V kriegst du damit in keiner Weise abgebildet.
> Und eine reale Situation mit z.B. Vce(sat)=0,2V bei Vbe=0,7V
Das sind die Werte, die ich auch im Kopf habe und für meine Berechnungen
verwende.
Bei geringen Kollektor-Strömen geht Vce übrigens gegen Null. Deswegen
kann man Transistoren auch prima verwenden, um (quick and dirty) ein
analoges Signal kurz zu schließen. Zum Beispiel, um einen Plattenspieler
beim Bewegen des Tonabnehmers stumm zu schalten. Geht sogar mit
Wechselspannung am Kollektor - wohl gemerkt bei sehr kleinen Strömen und
Spannungen.
Ich benötige die die Transistoren BC337 und BC327 für eine
Multiplexansteuerung. Für Vorwiderstände innerhalb der Multiplex-Matrix
brauche ich zur Berechnung die Werte für V_CEsat. Ich dachte ich nehm
einfach mal die 0.7 V aus dem Datenblatt.
A. K. schrieb:> reale Situation mit z.B.>> Vce(sat)=0,2V bei Vbe=0,7V
Du bringst auf einmal 0.2V ins Spiel. Was ist jetzt zu tun um
Vorwiederstände richtig auszurechen. Die Frage für den Basiswiderstand
hat sich ja geklärt ( da rechne ich mit 0.7-1V statt dem wert von 2V für
V_BEsat).
Lars K. schrieb:> brauche ich zur Berechnung die Werte für V_CEsat. Ich dachte ich nehm> einfach mal die 0.7 V aus dem Datenblatt.
Das ist der Maximalwert beim dort verzeichneten Strom bei der
schlimmstmöglichen Temperatur und Streuung. Realistischer ist das Bild
auf Seite 8 links unten. Das übrigens auch recht schön illustriert,
weshalb man jenseits von um die 200-300mA drüber nachdenken sollte, ob
ein dickerer Typ vielleicht sinnvoller wäre.
> Was ist jetzt zu tun um Vorwiederstände richtig auszurechen.
Die Randbedingungen klären. So hast du beispielsweise bisher noch nicht
den Laststrom genannt.
A. K. schrieb:> Realistischer ist das Bild>> auf Seite 8 links unten
auf welches Datenblatt beziehst du dich?
A. K. schrieb:> Für 500-600mA würde ich keinen BC328 verwenden. Viel zu dicht an der>> Kante. Schaltung und Art der Last (induktiv, resistiv, ...)?
Welchen Typ könntest du empfehlen? Last sind LED's (sehr helle, deshalb
der hohe Strom)
Könntest du eventuell für den NPN BC 337 mit dem Kollektorstrom von 60mA
kurz ausführen welche Werte für V_CEsat und V_BEsat aus dem Dateblatt zu
entnehmen sind, wenn man die angegebenen maximalwerte nicht nehmen
sollte. Ich mein ein Unterschied von 0.2V zu 0.7V ergibt eine drastische
Änderung des Vorwiderstands und damit des Stroms durch die LED's.
Wie ihr merkt bin ich noch sehr unsicher im Umgang mit Transisitoren.
Den Basis-Vorwiderstand berechnest Du so:
(minimale Steuerspannung - 0,7V) / maximaler Laststrom * minimaler
Verstärkungsfaktor / 2
Beispiel:
Steuerspannung = 4-5V
Laststrom = 400-500mA
Verstärkungsfaktor des Transitors = 100 -250
(4V - 0,7V) / 0,5A * 100 / 2 = 330 Ohm
Am Ende wird durch 2 geteilt, damit der Transistor mit doppelt soviel
Strom angesteuert wird, als rein rechnerisch notwendig. Dadurch
reduziert man die Kollektor-Emitter Spannung deutlich, was die Abwärme
reduziert.
Die Kollektor-Emitter Spannung findest Du in der Formel nicht wieder,
weil sie für die Berechnung irrelevant ist.
Lars K. schrieb:> Welchen Typ könntest du empfehlen? Last sind LED's (sehr helle, deshalb> der hohe Strom)
Frei aus http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-Übersicht
gefischt beispielsweise den IRF7416.
> Könntest du eventuell für den NPN BC 337 mit dem Kollektorstrom von 60mA> kurz ausführen welche Werte für V_CEsat und V_BEsat
Vbe=0,7V. Zu Vce(sat) siehe oben genanntes Diagramm. Rest siehe
Basiswiderstand.
Lars K. schrieb:> Ich mein ein Unterschied von 0.2V zu 0.7V ergibt eine drastische> Änderung des Vorwiderstands und damit des Stroms durch die LED's.
Deswegen die ganze Aufregung, du willst die LEDs analog steuern
MfG Klaus
Stefan schrieb:> Bei geringen Kollektor-Strömen geht Vce übrigens gegen Null. Deswegen> kann man Transistoren auch prima verwenden, um (quick and dirty) ein> analoges Signal kurz zu schließen. Zum Beispiel, um einen Plattenspieler> beim Bewegen des Tonabnehmers stumm zu schalten.
Wollen wir ihn noch was mehr verwirren? Wenn man Emitter und Kollektor
vertauscht geht die Saettigungsspannung nochmal um den Faktor 10 runter.
Helmut Lenzen schrieb:> Wollen wir ihn noch was mehr verwirren?
Ist das hier nicht immer so?
:-)
um meine 2cent auch noch dazuzugeben:
Die Verwendung eines LL-P-Ch Mosfets statt des BC327/328
und
eines LL-N-Ch Mosfets statt des BC337
kann die beschwerliche und nervenaufreibende Suche
nach dem 'richtigen' Basisvorwiderstand überflüssig machen.
Lars K. schrieb:> Ich mein ein Unterschied von 0.2V zu 0.7V ergibt eine drastische> Änderung des Vorwiderstands und damit des Stroms durch die LED's.
Zeig mal die ganze Schaltung.
Auch ein Unterschied von 0,3V bei der Durchlassspannung der Leds je nach
Charge und temperatur ändert deinen Strom dann genau so stark.
Deshalb muss man bei Leds mit Konstantspannung auch eine ausreichend
hohe Spannung am Vorwiderstand abfallen lassen.
Wie Rolf schreibt. statt dessen Mosfets nehmen kann hier etwas helfen.
Helmut Lenzen schrieb:> Wollen wir ihn noch was mehr verwirren?
Bitte nicht!
Udo Schmitt schrieb:> Zeig mal die ganze Schaltung.
Existiert leider nur im Kopf bisher...bin deshalb am bauteile
zusammensuchen. Schlatung entspricht einer einfachen LED-MatrixRolf Schneider schrieb:> Die Verwendung eines LL-P-Ch Mosfets statt des BC327/328>> und>> eines LL-N-Ch Mosfets statt des BC337>> kann die beschwerliche und nervenaufreibende Suche>> nach dem 'richtigen' Basisvorwiderstand überflüssig machen.
Leider habe ich noch weniger Ahnung von MOSFET. Falls sich eine
Möglichkeit findet das mit NPN/PNP zu amchen wäre ich sehr zufrieden.
Mein Hauptproblem ist gerade herauszufinden welches V_CEsat ich bei
meinen Spalten und Zeilen bekomme, um den Vorwiderstand einigermaßen
genau hinzubekommen.
Ich lese im Datenblatt beim BC327 und meinem zeilenstrom von 500-600mA
(auch wenn der Transistor da an der Kante fährt) eine V_CEsat ~ 0.3 ab.
Für den NPN BC 337 mit einem Spaltenstrom von 60mA ergibt sich ein
V_CEsat~0 .
Sehe ich das soweit richtig, auch wenn die Werte furchtbar streuen
werden.
Meine Idee: Ich rechne mit weniger Spannungsabfall an den Transistoren
als laut Datenblatt und berechne so meine Vorwiderstände. Falls dann
doch mehr an den Transistoren abfällt tritt wenigstens der Fall ein, das
am Vorwiderstand weniger Spannung abfällt und somit auch weniger STrom
fließt -> LED's leuchten weniger hell, dafür brennen Sie nicht durch
(was der Fall wäre wenn ich hier anfange mit Maximalwerten alla V_CEsat
=0.7 (wie im artikel LED-Matrix beschrieben) zu rechnen).
Schau dir doch mal die Daten des BC369 an als Alternative zum BC327.
Gleiches Gehäuse, aber (leider) andere pin-Belegung
Jedoch deutlich bessere Features bei 600mA, da für 1A/2A ausgelegt.
>
High current gain
High collector current
Low collector-emitter saturation voltage
<
Rolf Schneider schrieb:> Schau dir doch mal die Daten des BC369 an als Alternative zum BC327.
Hab mir das Datenblatt durchgelesen. Vielen Dank ich denke der
Transistor BC369 ist geeignet. Mir stellt sich nun noch eine andere
Frage.
Wie schon geklärt kann ich aus dem Diagramm Vce_sat über I_C die
Sättigungsspannung Vce_sat ablesen. Diese ist jedoch für ein Verhältnis
I_C/I_B von 10 angegeben. Wie im Artikel Basiswiderstand beschrieben ist
das der versteckte Wert für Hfe bei Sättigung. Das ist ja erstmal toll,
weil ich den Wert dann nicht mehr abschätzen muss.
Mit diesem Hfe bekomme ich jedoch für I_C = 600mA einen Basisstrom von
60mA. Diesen kann mein Schieberegister aber garnicht liefern ohne
durchzubrennen. Geht der Transistor auch für einen Basistrom von
30mA(d.h heißt ein Hfe von 20) in Sättigung, und gilt dann das oben
geannte Diagramm für Vce_sat auch noch Näherungsweise?
Der minimale Wert für Hfe im Datenblatt ist ja mit 50 angegeben. D.h.
ich würde mich doch noch innerhalb der Abschätzregel aus dem Artikel
Basiswiderstand bewegen.
Mal sehen wie lange es dauert, bis du doch die Vorzüge von MOSFETs zu
schätzen lernst. ;-)
Ansonsten musst du eben einen Treiber (-Transistor) vorschalten.
A. K. schrieb:> Mal sehen wie lange es dauert, bis du doch die Vorzüge von MOSFETs zu>> schätzen lernst. ;-)>>>> Ansonsten musst du eben einen Treiber (-Transistor) vorschalten.
Bald glaube mir :-) Treiber-Transistor ist aufgrund des begrenzten
Bauraums kaum möglich. Den bräucht ich ja für jeden einzelnen Transitor.
Ok ich hab bisschen recherchiert. Kann ich diesen P-channel-Mosfet
http://www.reichelt.de/IRC-IRF-Transistoren/IRF-9510/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=49331;GROUPID=2891;artnr=IRF+9510
anstelle des PNP BC369 verwenden? Kann ich diesen genau wie einen
PNP-Transistor (also logisch 0 ist "an"logisch 1ist "aus") verwenden,
nur ohne Basiswiderstand? Kann ich damit 5V Versorgung und 650mA der
LEDs mit dem 5V Logic-Level der Schieberegister OHNE zusätzlichen
Treiber schalten?
Wie siehts da mit dem Spannungsabfall aus? Mit dem R_DS_on von 1 Ohm
hätte ich ja wieder 0.65V oder?
Ist diese Lösung besser als den BC369, wie oben beschrieben mit einem
reduzierten Basisstrom zu betreiben.
Es geht immer noch um eine möglichst sichere Aussage über den
Spannungsabfall an den High/Low side Transistoren zwecks
Vorwiderstandsbrechnung der LED's
Danke für die Hilfe!
Lars K. schrieb:> Ok ich hab bisschen recherchiert. Kann ich diesen P-channel-Mosfet> anstelle des PNP BC369 verwenden?
Nicht bei 5V Gatespannung. Siehe Diagramme Reichelt-Datasheet Seite 4.
A. K. schrieb:> Nicht bei 5V Gatespannung.
Wieso nicht? Der Wert für V_GS_th ist mit 2V angegeben. Laut FET-Artikel
muss ich das mal 2 nehmen . Macht 4 V...die kann ich doch liefern.
Welches Kriterium sagt mir welchen ich nehmen kann. Baufrom darf nicht
SMD sein, sondern für Lochraster gut sein.
Lars K. schrieb:> Wieso nicht? Der Wert für V_GS_th ist mit 2V angegeben.
Bei 2-4V fängt er an zu leiten. Aus dem erwähnten Diagramm (Fig.6)
ergibt sich, dass der bei Vgs=5V keine 600mA macht.
Ausserdem ist Rds mit 1,2 Ohm zu gross.
> Baufrom darf nicht SMD sein, sondern für Lochraster gut sein.
Tja, dann heisst es suchen. Nach einem logic-level FET mit TO-220
Gehäuse. Die weitaus meisten passenden Kalibers werden SMD sein.
Lars K. schrieb:> Dieser hier hat ein Diagramm, das zeigt das er angeblich bei 5,5V V_GS> genug Strom liefern kann
Dieser Klops sollte gehen. Sofern du ihn nicht mit vielen kHz
Schaltfrequenz betreiben willst.
> Irgendwie kann das doch alles nicht so kompliziert sein...Bin ich der> erste der eine LED-Matrix mit so hohen Strömen betreiben will?
Viele verwenden SMD Typen.
Ok also um nochmal zusammenzufassen:
Für die Highside nehme ich diesen p-channel Mosfet
http://www.reichelt.de/IRC-IRF-Transistoren/IRF-5305/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=41612;GROUPID=2891;artnr=IRF+5305
mit Gate OHNE Widerstand an den Schieberegisterausgang, Source an 5V und
Drain an die jeweilige LED Matrix -Zeile. einen Spannungsabfall habe ich
im Fall das die ganze Zeile leuchtet an diesem FET von V=0.06*650mA,
wobei 0.06=RDS_on für diesen FET.
Für eine Multiplexansteuerung reicht ja 1kHz Ansteuerung gut aus...
Für die Low-Side nehme ich den NPN BC327 weil da eh nur 60mA fließen
(Pulsstrom einer LED). Der Spannungsabfall an diesem Betraägt um die
0.1V-0.2V
Kann mir das jemand bestätigen
Habe gerade ein paar IRF5305 getestet:
Ub = UGS = -5,00V, RL = 8,2 Ohm
-> UDS = -0,075V
-> Viiiel besser als die PNPs
also: prima!
aber: gilt für die IRF5305, die ich hier habe.
Der IRF5305 ist leider auch kein LL-Typ.
Der Rdson von 0,06 Ohm wird bei UGS = -5V noch nicht erreicht.
Im DB Fig. 1 liegt die -5V UGS-Kurve bei -0,1V und ca. -1,1A.
Deckt sich also ganz gut mit meinem Messwert.
Kann Zufall sein.
Weil:
Sind Typical Output Characteristics
Betonung liegt auf Typical.
A. K. schrieb:> Die weitaus meisten passenden Kalibers werden SMD sein.
Leider ist das so.
Also:
Wenn du auf sicher 5V UGS hast, dann würd ich's riskieren.
Deine anderen statements betreffend: roger!
Wow Rolf Vielen Dank fürs Testen. Dann wird gleich mal bestellt. Da du
ja mit deinem RL=8.2 ohm ziemlich genau 600mA abtestest und dabei einen
Spannungsabfall von 0,07V an DS misst, gehe ich davon aus dass der
Spannungsabfall immer schön unter 0,1V bleibt...Dann ist mein Bauchweh
bezüglich des Vorwiderstands auch weg. ich denke, dass um die 1,8 V, die
für den übrig bleiben, eine gute Sicherung darstellen.
Vielen Dank an alle!
Lars K schrieb:> gehe ich davon aus dass der> Spannungsabfall immer schön unter 0,1V bleibt...
wie gesagt:
Rolf Schneider schrieb:> Betonung liegt auf Typical.
Viel Glück!
