Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor als Schalter


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von Stefan (Gast)


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Hallo ,

Ich hab eine eigentlich extrem blöde Frage zum NPN Transistor.
Beim dimenaionieren von den Strömen tu ich mir schwer sowie beim ablesen 
der Kennlinien. Wenn ich mir die Kennlinie Ic über Uce anachaue dann ist 
es Ziel Uce so niedrig wie möglich zu halten, das bedeuted das der 
Transistor dann komplett "offen" ist und er fast keinen Wiederstand mehr 
aufweist und daher fällt an ihm keine Spannung ab? Oder ist mit Uce da 
die komplette Versorgung von der CE Strecke gemeint?  Also komplett + 
zur Masse.
Was berücksichtigt ihr wenn ihr Transistor als Schalter verwendet ? 
Welche Werte sind da wirklich relevant? Ich lese schon zuuu viel und 
guck mir zuu viel Youtube Videos an, ich komm da nur durcheinander weil 
jeder alles iwie anders erklärt.

Ich hoffe ihr könnt mir paar Tipps geben.

Danke und lg

: Verschoben durch Moderator
von Arduino Fanboy D. (ufuf)


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Stefan schrieb:
> Oder ist mit Uce da
> die komplette Versorgung von der CE Strecke gemeint?

Uce ist die Spannung zwischen Collector und Emitter.
Mit dem hineindichten machst du die mehr Probleme, als es löst.

> Bitte nur im Schritttempo denken.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Was berücksichtigt ihr wenn ihr Transistor als Schalter verwendet ?

Ich lese an den Diagrammen ab, wie hoch die zu erwartende Uce Spannung 
bei dem bekannten Laststrom ist. Dieser erhöhe ich sicherheitshalber um 
30% weil die Bauteile im echten Leben häufig von diesen typischen 
Diagrammen abweichen.

Die Uce Spannung multipliziere ich mit dem Laststrom, so erhalte ich die 
Verlustleistung. Transistoren im TO92 Gehäuse vertragen (pi mal Daumen) 
0,5W. Transistoren im TO220 Gehäuse vertragen 1W ohne Kühlkörper. Bei 
mehr muss er halt gekühlt werden.

Als Zweites berechne ich den benötigen Steuerstrom in die Basis. Dazu 
dividiere ich den Laststrom durch den minimal versprochenen 
Verstärkungsfaktor (HFE). Ich steuere den Transistor möglichst mit 
doppelt so viel Strom an, das hilft, die Uce Spannung gering zu halten.

Bei Strömen bis 500mA nehme ich den BC337-40 (NPN) oder den BC327-40 
(PNP). Bei höheren Strömen sind MOSFET Transistoren oft vorteilhafter, 
weil sie weniger Verluste haben.

von Stefan (Gast)


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Danke für die Antwort, also Uce ist die Spannung die ich messen würde 
wenn ich bei einer laufenden Schaltung  mein Voltmeter direkt an C und E 
am Transistor hinhalten würde?

von Sven B. (scummos)


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Stefan schrieb:
> Danke für die Antwort, also Uce ist die Spannung die ich messen würde
> wenn ich bei einer laufenden Schaltung  mein Voltmeter direkt an C und E
> am Transistor hinhalten würde?

Jo. Ein einzelnes Bauteil interessiert sich immer nur für die Spannungen 
zwischen seinen Ports, und nie für deine Schaltungsmasse. Woher soll das 
Bauteil was über deine Schaltungsmasse wissen?

von Stefan (Gast)


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Das mach ich auch aber man kann ja einen Ic ablesen aber auf der X Achse 
kann man ja hin und her wandern also Uce erhöhen oder nicht, die 
Kennlinie ist ja eh fast waagrecht. Genau da tu ich mir schwer, ich lese 
zB bei Ic 20mA ab jedoch wenn ich Uce ablesen will dann ist ja die 
Kennlinie fast eine gerade und da kann ich ja Uce von 1V bis 10V 
ablesen.


Lg

von Stefan (Gast)


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ok passt, danke dir :) lg

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> die Kennlinie ist ja eh fast waagrecht. Genau da tu ich mir schwer

Nenne mal ein konkretes Datenblatt und die Diagramm Nummer, dann kann 
man Dir besser helfen.

von Arduino Fanboy D. (ufuf)


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Stefan schrieb:
> Danke für die Antwort, also Uce ist die Spannung die ich messen würde
> wenn ich bei einer laufenden Schaltung  mein Voltmeter direkt an C und E
> am Transistor hinhalten würde?

Ich kann dir versichern, dass mich die anderen erschlagen hätten, wenn 
meine vorherige Antwort falsch, oder gelogen wäre.

Auch fühle ich mich "überhört".
Enttäuscht.

Aber Enttäuschungen haben ja auch eine gute Seite!
Ich bin eine Täuschung los geworden.
Und das erfreut mich an dieser Geschichte.

von Stefan (Gast)


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Hier als Beispiel, angenommen ich will einen Strom auf CE Strecke von 
30mA schalten mit den hier genannten 100uA Basistrom und 20V Spannung am 
Collector, dann wäre ja die Spannung Uce enorm hoch (hier lt Kennlinie 
15V) und der Transistor würde warm werden.  Wie kann ich dieses Problem 
lösen, den Transistor mit diesem Strom zu schalten jedoch Uce klein zu 
halten ?

von Stefan (Gast)


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Ich glaube ich habe mir die Frage selber beantwortet, wenn ich so wenig 
wie möglich Uce haben will dann erhöhe ich den Basisstrom somit wandere 
ich in der Kennlinie mit Uce weiter nach links was bedeuted das ich 
weniger Spannungsabfall am Transistor habe ?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Genau so. Wenn du den Basis Strom großzügig hoch auslegst, kannst du 
abschätzen, dass die Uce Spannung bis 100mA unter 2V betragen wird.

von Stefan (Gast)


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Was ist aber wenn ich am Collector 5V habe, zB vom Mikrokontroller, wie 
lese ich dann ab ?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Was ist aber wenn ich am Collector 5V habe, zB vom
> Mikrokontroller, wie lese ich dann ab ?

Das wird nicht passieren, solange der Basis Strom hoch genug ist. Und 
genau dafür muss man sorgen, wenn der Transistor "schalten" soll.

5V fallen am Transistor (im eingeschalteten Zustand) nur ab, wenn der 
Basis-Strom zu gering ist und du in den rechten Bereich der Kurve 
kommst.

Im ausgeschalteten Zustand ist die Spannung natürlich hoch, das ist ja 
der Sinn des ausgeschalteten Schalters. In diesem Zustand hast du aber 
auch keine Verlustleistung, weil die Stromstärke Null ist.

Nur um Missverständnisse zu vermeiden:

Wir reden doch von so einer Schaltung, richtig? : 
http://netmf-tutorial.de/wp-content/uploads/2015/03/GPIO_Output_LED_Schaltplan_small.png

An den Kollektor wirst du niemals direkt 5V oder den Ausgang von 
irgendeinem IC anschließen, denn dann würdest du ihn ja mit dem 
Transistor kurz schließen, sobald der Transistor einschaltet. An den 
Kollektor schließt du eine Last an, also z.B. eine Glühlampe.

: Bearbeitet durch User
von Stefan (Gast)


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Ich habe vorhin mt einem Arduino einen Transistor bzw danach einen DC 
Motor geschaltet, nur so als Übung, hab bei laufenden Motor also 
durchgeschalteten Transistor zwischen C und E fast 0V gehabt also 
eigentlich Super, bei 0 Basistrom habe ich die komplette Spannung 
zwischen C und E. Der Strom aber war ein ganz anderer als im Datenblatt, 
geplant waren 400mA lt Kennlinie, im Endeffekt waren es 60mA. Das hat 
mich stutzig gemacht und ich habe ins recherchieren angefangen und bin 
nur durcheinander gekommen :D

von Stefan (Gast)


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Ich habe die 5V fürn Collector vom 5V PIN am Arduino genommen, habe 
keinen Pin als Ausgangsspannung verwendet. Den Ausgangspin habe ich als 
versorgung für die Basis genommen, also so wie am Foto hier.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Der Transistor legt (aufgrund des Basis-Stromes und des 
Verstärkungsfaktors) fest, wie viel er maximal fließen lassen will.

Wenn der Motor aber weniger Strom aufnimmt, dann ist das halt so. Du 
kannst den Motor ja mal belasten, dann wird er mehr Strom aufnehmen.

Bei Motoren und Spulen musst du eine Freilaufdiode hinzufügen, sonst 
lebt der Transistor nicht lange.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Ich habe die 5V fürn Collector vom 5V PIN am Arduino genommen

Salamitaktik, was?

Lies mal nach, wie viel Strom dein Arduino Board an diesem Pin maximal 
liefern kann. Bei zu viel riskierst du, es kaputt zu machen.

von Stefan (Gast)


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Ja was bringt dann die Stromverstärkung wenn ich am Collector-Emitter 
einen Strom lt Kennlinie festlege und danach sich die Schaltung selber 
das so nimmt wie sie es braucht?  Welchen Sinn ergibt dann die 
Stromverstärkung ?

Sry für das nachhacken und nachfragen, ws denkt ihr ich sei ein 
kompletter Noob :)

Lg

von Ralf B. (Firma: Scorptech) (mad_scorp)


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Stefan schrieb:
> Ja was bringt dann die Stromverstärkung wenn ich am Collector-Emitter
> einen Strom lt Kennlinie festlege und danach sich die Schaltung selber
> das so nimmt wie sie es braucht?  Welchen Sinn ergibt dann die
> Stromverstärkung ?

Das ist das Maximum. Wie oben jemand schon geschrieben hat, belaste den 
Motor mal (bremsen mit der Hand) und schau dann mal was passiert.

von Günter Lenz (Gast)


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Stefan sschrieb:
>Ja was bringt dann die Stromverstärkung wenn ich am Collector-Emitter
>einen Strom lt Kennlinie festlege

Das funktioniert nur wenn der Verbraucher 0 Ohm ist, also der
Transistor auf einen Kurzschluß arbeitet.

> und danach sich die Schaltung selber
>das so nimmt wie sie es braucht?

Ja das ist nun mal so, das ohmische Gesetz läßt sich
nicht abschaffen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Du kannst ja auch nicht den Strom durch eine 60W Glühlampe einfach so 
erhöhen, ohne zugleich die Spannung zu erhöhen. Wo soll denn die 
zusätzliche Energie sonst herkommen? Etwas aus dem Transistor?

von Sven B. (scummos)


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Stefan U. schrieb:
> Du kannst ja auch nicht den Strom durch eine 60W Glühlampe einfach so
> erhöhen, ohne zugleich die Spannung zu erhöhen. Wo soll denn die
> zusätzliche Energie sonst herkommen? Etwas aus dem Transistor?

Hm naja, das finde ich eine komische Formulierung. Die Spannung liefert 
ja nicht die Energie oder so irgendwas. Der Grund aus dem das nicht 
einfach so geht ist, dass es keine kausale Ursache für den Verbraucher 
gibt mehr Strom aufzunehmen, wenn man die Spannung nicht erhöht. In 
diesem Fall.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Der Grund aus dem das nicht einfach so geht ist, dass es keine
> kausale Ursache für den Verbraucher gibt mehr Strom aufzunehmen,
> wenn man die Spannung nicht erhöht.

So war es gemeint.

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