Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kann µC 12V-Transistor ansteuern?


von Torben K. (torbenk)


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µC: ATmega-Familie


Ein µC soll (mit LOW-Pegel) einen PNP-Transistor ansteuern, dessen 
Emitter an +12V hängt. Siehe Bild.

Geht das problemlos? Im Moment stehe ich auf der Leitung. Bin allerdings 
übernächtigt. Kann sein, wenn ich ausgeschlafen bin, dass ich lache und 
alles wieder lösche ;)

: Verschoben durch Admin
von hinz (Gast)


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Torben K. schrieb:
> Geht das problemlos?

Nein, du brauchst einen zusätzlichen Transistor (npn/n-MOS), und die 
entsprechenden Widerstände.

von Ralf (Gast)


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Torben K. schrieb:
> Geht das problemlos?

Ja, wenn beide Pluspotenziale verbunden werden. Dann sind aber die 
Massepotenziale um 7 Volt verschoben.

von Pete K. (pete77)


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Was ist denn ein 12V Transistor?

von npn (Gast)


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Pete K. schrieb:
> Was ist denn ein 12V Transistor?

Torben K. schrieb:
> Ein µC soll (mit LOW-Pegel) einen PNP-Transistor ansteuern, dessen
> Emitter an +12V hängt. Siehe Bild.

von Torben K. (torbenk)


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Pete K. schrieb:
> Was ist denn ein 12V Transistor?
Das ist die Kurzform von "ein Transistor, dessen Emitter an +12V hängt" 
;)

@alle anderen
NPN kann ich nicht verwenden, weil die Pegel vorgegeben sind. Also 
dieser Fall ist ein Fall für einen Optokoppler?

von Ralf (Gast)


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Torben K. schrieb:
> NPN kann ich nicht verwenden, weil die Pegel vorgegeben sind.

Dann schaltest Du zwei NPN-Transistoren in Emitterschaltung 
hintereinander, damit die Phasenlage von Deinem vorgegebenem Signal 
wieder richtig ist.

Erst danach wird der PNP-Transistor angesteuert.

von Mario M. (thelonging)


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Eine 9,1V Z-Diode zwischen schalten. Bei 0V am Ausgang leitet sie und 
bei 5V am Ausgang sperrt sie. Auf alle Fälle fehlt noch ein Widerstand 
parallel zur B-E-Stecke des pnp-Transistors, sonst sperrt der Transistor 
nicht zuverlässig.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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von Torben K. (torbenk)


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Mario M. schrieb:
> Auf alle Fälle fehlt noch ein Widerstand parallel zur B-E-Stecke
> des pnp-Transistors, sonst sperrt der Transistor nicht zuverlässig.
Wie groß sollte der Widerstand am Fall des Beispielbildes sein?

von HildeK (Gast)


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Torben K. schrieb:
> Geht das problemlos?

Ohne Zusatzmaßnahmen nicht.
- Die korrekten Maßnahmen wurden genannt.
- man kann auch nur einen Spannungsteiler verwenden, der kleine 
Rückstrom in die Schutzdiode des µC spielt keine Rolle - solange er 
klein bleibt. Ist aber etwas kritisch bez. der Dimensionierung, falls 
ein weiter Lastbereich abgedeckt werden soll.
- man kann auch noch die anhängende Variante verwenden, ohne Strom in 
die Schutzdiode und für breiteren Lastbereich verwendbar.

von M. K. (sylaina)


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Torben K. schrieb:
> Ein µC soll (mit LOW-Pegel) einen PNP-Transistor ansteuern, dessen
> Emitter an +12V hängt. Siehe Bild.

Erstmal vernachlässigen wir den Stromfluss durch den Widerstand:

Wenn der uC auf high schaltet hast du an der Basis +5 V.
Wenn der uC auf low schaltet hast du an der Basis 0 V.

Über dem Widerstand und der BE-Strecke liegt somit entweder -7 V oder 
-12 V an. Mit simplem Transistor-Kenntnissen sollte hier eigentlich doch 
klar sein, dass man damit den Transistor nicht abschalten kann.

Du brauchst hier noch einen passenden Pegelwandler da du ja an die Basis 
des Transistors zum Abschalten auch 12 V anlegen können musst.

Lösungen wurden ja auch schon einige genannt, den Tipp von mir: Einfach 
erstmal grob überlegen welche Potentiale sich ausbilden können. Dann 
sieht man in der Regel sehr schnell was funktionieren kann und was 
nicht.

von Rudolph (Gast)


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Wie in der ersten Antwort schon steht, mit einem zusätzlichen NPN geht 
das.

von Torben K. (torbenk)


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OK, es liegt an meinen unwilligen Gehirnzellen. Ich sehe es selbst. Nach 
ner Mütze Schlaf sehe ich bestimmt wieder klarer. hoffentlich..;)

Danke für die Infos.

von Gugscht (Gast)


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Wenn man den Ausgang vom µC einfach nur auf hochohmig schaltet statt auf 
High, bekommt der Transistor überhaupt keinen Basisstrom und schaltet 
somit auch ab. Zwar nicht unbedingt saubere Lösung aber es geht.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Die Schaltung mit einer Z-Diode o.ä. besitzt den gewaltigen Nachteil, 
dass der Transistor bei nicht vorhandenen 5V für die uC-Versorgung 
angesteuert wird, und zwar über die gegen die Versorgungsspannung 
wirkenden Schutzdioden des uC. Falls dieser sowie die restliche durch 5V 
versorgte Schaltung eine sehr geringe Stromaufnahme besitzen sollten, 
kann dies sogar zu der Situation führen, dass der uC alleine durch 
diesen Querstrom versorgt wird. Eventuell kommt es dabei sogar zu einer 
langsamen Oszillation: langsames Aufladen der 5V-Pufferkondensatoren 
über den Portpin -> Erreichen der Resetschwelle des uC -> Loslaufen der 
uC-Firmware -> Initialisierung der Ports mit aktivem Lowpegel des 
Portpins -> Entfall der Stromversorgung -> Entladen der 
5V-Pufferkondensatoren. Und das ganze wieder von vorne.

Sobald ein zusätzlicher NPN-Transistor oder n-Kanal-MOSFET eingesetzt 
wird, besteht die o.a. Gefahr nicht mehr.

von HildeK (Gast)


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Gugscht schrieb:
> Zwar nicht unbedingt saubere Lösung aber es geht.

Das geht nicht, weil im Ausgang des µC eine ESD-Schutdiode verbaut ist, 
die auf die µC-Versorgung einen Strom ableiten kann. Der Transistor wird 
nicht sperren!

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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H.Joachim S. schrieb:
> https://www.mikrocontroller.net/articles/Transisto...

Die Überschrift (und damit auch der Link) im Artikel hat sich schon vor 
längerer Zeit geändert. Wo hast Du den Link her?

Aktualisierter Link: 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wie_kann_ich_mit_5V_vom_Mikrocontroller_12V_und_mehr_schalten.3F

von Thomas E. (picalic)


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Ralf schrieb:
> Dann schaltest Du zwei NPN-Transistoren in Emitterschaltung
> hintereinander, damit die Phasenlage von Deinem vorgegebenem Signal
> wieder richtig ist.

Es geht auch mit nur einem NPN ohne Phasendrehung - schließlich gibt es 
ja nicht nur die Emitterschaltung! Also: Basis des NPN an +5V und 
Emitter an µC-Port (natürlich geeigneten Widerstand dazwischen), 
Collektor an die Basis des PNP.

von HildeK (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Sobald ein zusätzlicher NPN-Transistor oder n-Kanal-MOSFET eingesetzt
> wird, besteht die o.a. Gefahr nicht mehr.

Da hast du natürlich prinzipiell recht und wenn man bedenkt, dass eine 
SMD-Diode und ein SMD-NPN oder -MOSFET den gleichen Platz beanspruchen, 
dann ist die Transistorlösung auf jeden Fall vorzuziehen, weil sie nur 
Vorteile bietet.
Die Z-Diode wurde nicht zufällig mit recht hoher Spannung (10V) gewählt. 
In dem Fall wären es nur noch 2V minus ESD-Diodendrop, die entstehen 
könnten. Da läuft nicht mehr jeder µC und mit entsprechend gesetzter 
Brown-Out-Schwelle schon gar nicht.
Kommt halt auf das Gesamtkonzept an, außerdem invertiert die 
Z-Dioden-Variante.

von TorbenK (Gast)


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Und wieso ist der Optokoppler keine Option für euch?

Keine zwei Transistoren, sondern nur 1 IC mit 4 Beinchen.

von THOR (Gast)


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Thomas E. schrieb:
> Es geht auch mit nur einem NPN ohne Phasendrehung - schließlich gibt es
> ja nicht nur die Emitterschaltung!

Stimmt, es gibt auch ne Negation in Software ;)

von Helmut L. (helmi1)


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TorbenK schrieb:
> Keine zwei Transistoren, sondern nur 1 IC mit 4 Beinchen.

Und die ganz schlauen nehmen einfach BCR10

http://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BCR10PN-DS-v01_01-en.pdf?fileId=db3a30431441fb5d0114dae2a30d1f66

Da ist alles schon drin, Transistoren und Widerstaende.

von Diodenes (Gast)


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Frank M. schrieb:
> H.Joachim S. schrieb:
>> https://www.mikrocontroller.net/articles/Transisto...
>
> Die Überschrift (und damit auch der Link) im Artikel hat sich schon vor
> längerer Zeit geändert. Wo hast Du den Link her?

Den wird er sich halt mal irgendwann im Lauf der Geschichte als 
Lesezeichen gesetzt haben - ganz grob so ungefähr zwischen Prä­kambrium 
und "Wir schaffen das" ...

von Thomas E. (picalic)


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THOR schrieb:
> Stimmt, es gibt auch ne Negation in Software ;)

Aber anscheinend nicht in seiner - irgendwo oben stand, daß die Pegel 
vorgegeben sind.

TorbenK schrieb:
> Und wieso ist der Optokoppler keine Option für euch?
>
> Keine zwei Transistoren, sondern nur 1 IC mit 4 Beinchen.

Im Vergleich zu zwei Transistoren (gibt's übrigens auch in einem 
Gehäuse) ist ein Optokoppler groß, teuer, langsam und kann nur kleine 
Ströme schalten.
Wenn hier tatsächlich nur ein 12V Signal ohne nennenswerten Strom 
geschaltet werden soll und Du sowieso eine Schachtel voll Optokoppler 
'rumliegen hast, kann es auch für Dich eine Option sein - die genauen 
Anforderungen an Deine Schaltung kennst nur Du selbst.

von Wolfgang (Gast)


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TorbenK schrieb:
> Und wieso ist der Optokoppler keine Option für euch?

Natürlich kann man auch in der Suite eines 5-Sterne Hotels "einfach nur 
übernachten".

p.s.
Die Zener-Dioden Lösung hat den ganz entscheidenden Nachteil, dass sie 
versagt, sobald die 12V keine stabilen 12V sind, sondern auch mal 10 
oder 14V. Ohne Toleranzangabe taugt die überhaupt nichts.

von batman (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Ohne Toleranzangabe taugt die überhaupt nichts.

Das kann man dann gleich für jede Schaltung sagen.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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batman schrieb:
> Das kann man dann gleich für jede Schaltung sagen.

Nein. Gute Schaltungen sind so ausgelegt, dass Bauteiletoleranzen in 
Form von Exemplarstreuungen, Alterung, Temperatur- und 
Mondphasenabhängigkeit usw. nicht die Funktion beeinträchtigen. Bei 
unkritischen Digitalschaltungen, und dazu gehört die o.a. Ansteuerung 
des Transistors, ist dies auch leicht zu erreichen. Bei 
Analogschaltungen muss man entweder den entsprechenden Aufwand für die 
Kompensation betreiben oder (der heutzutage übliche Weg) die 
verursachten Abweichungen in Software korrigieren. Allerdings müssen 
hierfür die Abweichungen bekannt und gut verstanden sein, um geeignete 
Modelle für die Kompensation aufstellen zu können.

von batman (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Nein. Gute Schaltungen sind so ausgelegt, dass Bauteiletoleranzen in
> Form von Exemplarstreuungen, Alterung, Temperatur- und
> Mondphasenabhängigkeit usw. nicht die Funktion beeinträchtigen.

Das passiert hier auch nicht. Man muß schon etwas differenzieren, welche 
Toleranzen man meint und sie müssen auch grundsätzlich definiert sein, 
um so eine Aussage machen zu können.

von Thomas E. (picalic)


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Die Zener-Diodenschaltung ist Murks! Nicht unkritisch bei der 
Dimensionierung, Intolerant gegen Abweichungen der Versorgungsspannung 
und teurer, als ein Transistor ist die Z-Diode obendrein. Also, warum 
sollte man die bevorzugen?

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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batman schrieb:
> Das passiert hier auch nicht. Man muß schon etwas differenzieren,

Die ursprüngliche Pauschalaussage stammt nicht von mir, sondern von Dir!

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