Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino Nano PWM + Transistorberechnung


von bene_sch (Gast)


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Hallo zusammen,
Wie der Titel schon sagt möchte ich LEDs mit dem Arduino Nano über eine 
Emitterschaltung eines NPN-Transistors dimmen.

Ich habe eine externe Spannungsversorgung von 12V.
Vorgegeben ist für die LEDs eine Spannung von 12V und gemessen habe ich 
einen Strom von ca 650mA.
Dann habe ich nach einem Transistor gesucht und bin auf den BC337 
gestoßen, da dieser eine Kollektorstrom von 800mA kann laut Datenblatt.
Um einen geeigneten Basiswiderstand zu berechnen hab ich 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand diese Seite 
hier zu Hilfe genutzt, also rein ins Datenblatt hFe bei Figure 3 bei Ic 
= ca. 650mA abgelesen (gilt aber nur für Vce = 1V, ich hab hier aber 12V 
oder?).
Damit dann Ib=Ic/hFe = 650mA/80 = 8,125mA berechnet und dadurch dann den 
Basiswiderstand Rb = 3,8V/8,125mA = 467,... Ohm abgerundet auf ca 
450Ohm.

Jetzt meine Frage, habe ich die Schaltung richtig aufgebaut? Und stimmt 
die Berechnung des Basiswiderstands?

Danke schonmal für euere Antworten.

von Mick (Gast)


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Ich würde da sowieso einen MOSFET verwenden.

von Dirk (Gast)


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bene_sch schrieb:
> Wie der Titel schon sagt möchte ich LEDs mit dem Arduino Nano über eine
> Emitterschaltung eines NPN-Transistors dimmen.

Mach ma MOSFET

von bene_sch (Gast)


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Habe leider noch nie mit MOSFETs gearbeitet. Werde mich mal bissl schlau 
machen, aber theoretisch sollte ich wenn ich den richtigen N-Kanal 
MOSFET genauso einsetze, doch ebenso ans Ziel kommen richtig?

von bene_sch (Gast)


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Edit: Also LED an Drain, Arduino an Gate und Ground an Source.

von Bussard (Gast)


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Du schriebst nicht, wie viele und wie beschaltete LEDs du anschließen 
möchtest. Normal für eine einzelne LED ist je nach Typ usw. zwischen 2 
und 20mA.
Sind also entsprechend viele oder z.B. eine COB-Leistungs-LED mit 10W. 
Die würde ich aber auch über einen Logik-n-Kanal Power-Mosfet ansteuern 
(z.B. IRLR2905), den brauchst du nicht kühlen und ist für Arduino-PWM 
ideal.

Gruß

von MOSFET (Gast)


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bene_sch schrieb:
> Edit: Also LED an Drain, Arduino an Gate und Ground an Source.

Grundlegend ja. Achte darauf, dass du einen Logic Level FET nimmst. Der 
schaltet dann auch entsprechend ausreichend durch. Typbezeichnung meist 
"IRL..."

von bene_sch (Gast)


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Bussard schrieb:
> Du schriebst nicht, wie viele und wie beschaltete LEDs du
> anschließen
> möchtest. Normal für eine einzelne LED ist je nach Typ usw. zwischen 2
> und 20mA.

Es sind genauer gesagt SMD-LED-Ringe die normalerweise unter dem Name 
"Angel Eyes" bekannt sind und fürs Auto gedacht sind. Ich will diese 
zweckentfremden und 4 davon parallel schalten, daher die 12V. Gemessen 
hab ich die 650mA als ich alle 4 parallel geschalten habe und an die 12V 
geschlossen habe.

Hätte mir jetzt bei Condrad den IRL2910PBF rausgesucht, da es den 2905 
nicht gab. Beim MOSFET brauche ich dann auch keine Vorwidersände 
richtig?

von Bussard (Gast)


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bene_sch schrieb:
> Beim MOSFET brauche ich dann auch keine Vorwidersände
> richtig?

Bei solchen 12V-Leds wie angegeben nicht.

von bene_sch (Gast)


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Habe jetzt nochmal einen neuen "Schaltplan" erstellt. ich weiß dass der 
nicht optimal ist, aber soll ja nur zeigen wie meine Schaltung aufbaun 
würde ob das so passt.

von MOSFET (Gast)


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bene_sch schrieb:
> ob das so passt.

Der erste PIN vom MOSFET ist doppelt belegt und der mittlere frei. 
Bestimmt ein Flüchtigkeitsfehler.

von Bussard (Gast)


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Es hat schon einen Grund, warum in meiner Schaltung vor dem Gate 2 
Widerstände sind.

Was passiert, wenn der Arduino noch nicht programmiert oder falsch 
programmiert ist --> die LED leuchten genau so oft, wie das Brötchen 
beim Herunterfallen auf der Butterseite liegt.

Zu Haus am Netzteil wird die Schaltung gut funktionieren, aber nicht im 
Auto. Da gibt es Grundsatzartikel im Wiki zu.
Brauchst du nicht beachten, deine Schaltung wird es jedoch schon merken 
;(

Gruß

von Axel R. (Gast)


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https://www.conrad.de/de/mosfet-fairchild-semiconductor-rfd14n05l-1-n-kanal-48-w-to-251-3-1265023.html

such Dir was im TO-251-3 aus, das ist dann nicht so ein "riesen 
Brummer". Die 650mA schafft der locker. Auch wenn der Mosfet 100mΩ haben 
sollte: bei den kleinen Stömen zu verschmerzen.

Deinen BC337 kannst Du eigentlich auch nehmen, obgleich die 800mA schon 
etwas eng sind. Die Stromverstärkung geht da dann doch schon mächtig in 
den Keller. Da gibt es zb. die BC637-BC639, die schneiden nicht ganz so 
schlecht ab, wenn es um möglichst geringen Basisstrom bei hohen 
Kollektorströmen geht.
Alledrings ist die Verlustleistung bei Bipolar-Transistoren meist etwas 
höher, als bei MOSFETs, da die Sättigungsspannung (die 1V, die im 
Datenblatt angegeben waren -> wo Du noch dachtest, es einen 12) relativ 
konstant etwa um 200mV beträgt (hängt vom Typ und vom Basisstrom ab). 
Sind dann bei 650mA (LED-Strom) mal 200mV (U_CE) aber gerademal 
130mWatt. Hinzu kommt die Leistungsaufnahme im Basiskreis. 0.7->0.8V mal 
Basisstrom.
Ist aber auch noch nicht viel.
https://www.reichelt.de/BC-BCY-Transistoren/BC-639/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=2881&ARTICLE=5033

Aber auch beim Mosfet (im Eingeschalteten Zustand) sind 650mA bei 
(großzügig angesetzten) 100mΩ wenig: 0.1Ω mal 0.65A² macht gerademal um 
die 40mWatt. Ohne Verluste im Gatekreis, da dort kein (statischer) Strom 
fliesst.
Da Du von PWM redest: wie hoch ist die PWM Frequenz? Umladeverluste hast 
Du nämlich schon. Mach einen 47Ω-100Ω Widerstand ins Gate. dann ist der 
FET nicht so sauschnell. Direkt zwischen GATE und SOURCE noch einen 10K, 
damit der FET auch wirklich "aus" ist, wenn da "lose in der Schaltung 
hängt".
Just so, wie "Bussard" das beschrieb, ogleich ich 560Ω für "etwas" zu 
groß erachte. Ist aber korinthenkackerei. 1K wird auch gehen.

Viel Spaß beim basteln
Äxl


StromTuner

von Bussard (Gast)


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Axel R. schrieb:
> Da Du von PWM redest: wie hoch ist die PWM Frequenz? Umladeverluste hast
> Du nämlich schon. Mach einen 47Ω-100Ω Widerstand ins Gate. dann ist der
> FET nicht so sauschnell. Direkt zwischen GATE und SOURCE noch einen 10K,
> damit der FET auch wirklich "aus" ist, wenn da "lose in der Schaltung
> hängt".
> Just so, wie "Bussard" das beschrieb, ogleich ich 560Ω für "etwas" zu
> groß erachte. Ist aber korinthenkackerei. 1K wird auch gehen.

Stimmt, für Licht-PWM sollte der "R4" Gate-R kleiner sein. In meiner 
Schaltung arbeite ich im 2-stelligen Hertz-Bereich für u.a. eine 
Handauflagenheizung für einen Modellflugsender (Winterbetrieb).

Gruß

von Georg M. (g_m)


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von Axel R. (Gast)


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bene_sch schrieb:
> Habe jetzt nochmal einen neuen "Schaltplan" erstellt. ich weiß dass der
> nicht optimal ist, aber soll ja nur zeigen wie meine Schaltung aufbaun
> würde ob das so passt.

Stimmt so nicht. Die symbolische LED muss auf jeden Fall "in die Mitte".
Masse kommt auf die eine Seite und der Arduino-Ausgang auf dei andere 
Seite vom FET.
Lies dir dit erst durch, bevor du postest. mach ich auch nie :)

StromTuner

von bene_sch (Gast)



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Axel R. schrieb:
> bene_sch schrieb:
>> Habe jetzt nochmal einen neuen "Schaltplan" erstellt. ich weiß dass der
>> nicht optimal ist, aber soll ja nur zeigen wie meine Schaltung aufbaun
>> würde ob das so passt.
>
> Stimmt so nicht.


Aber laut diesem Schaltplan kommt doch die LED + 12V auf Drain das 
Arduino auf Gate und Masse auf Source oder hab ich mich da verschaut?

von bene_sch (Gast)


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Und die PWM läuft im 5Hz Bereich sorry vergessen zu schreiben.

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