Hallo, ich habe mir vor einiger Zeit ein Transistorenset gekauft, welches folgende Teile enthält: - S9012 S9013 S9014 S9015 S9018 A1015 C1815 - A42 A92 2N5401 2N5551 A733 - C945 S8050 S8550 2N3906 2N3904 In meinem aktuellen Projekt möchte ich endlich mal einen verwenden, um einen kleinen Motor (0.3A) mit einem Raspberry Pi (GPIO 3.3v) über PWM anzusteuern. Mein Problem ist nun der Basiswiderstand. Hier im Forum gibt es zwar bereits einige Threads zu dem Thema, jedoch keiner konnte mich wirklich versichern. Für mein Projekt habe ich den NPN S8050 Transistor gewählt, da er 700mA liefern kann (http://media.nkcelectronics.com/datasheet/s8050.pdf). Im Datenblatt stehen 3 Werte für hFE. Im Wiki steht: "Findet man keine Angabe zur Verstärkung in Sättigung,dann im Datenblatt die minimale Stromverstärkung des Transistors nachschlagen." Ich verstehe nicht richtig, wie das gemeint ist, und welchen Wert ich nun nehmen soll. Da mein verbraucher 0.3A benötigt, muss ich hFE3(40) für die Rechnung verwenden? Mein Basiswiderstand wäre demnach nur 93 ohm. Kann das korrekt sein? Berechnet mit folgenden Werten: Vbe:1.2, hFE: 40, Ic:0.3, Vi:3.3 und mit diesem Calculator (runter scrollen): https://www.petervis.com/GCSE_Design_and_Technology_Electronic_Products/transistor_base_resistor_calculator/transistor_base_resistor_calculator.html Ist das korrekt? Kann mir jemand die Zeile (VCE= 1 V, IC= 100 mA) bei hFE erklären? Vielen Dank Gruß Lars
KI-Besitzer schrieb: > Wie kommt man den auf Vbe:1.2 ? Vbe(sat) aus dem Datasheet bei Ic=500mA und Ib=50mA. Nur ist dieser Transistor bei 500mA schon jenseits seiner Wohlfühlzone, daher der extreme Wert.
Siehe Basiswiderstand Aber dran denken, dass der Port eines Raspi nicht beliebig viel Strom liefern kann.
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Lars schrieb: > einen kleinen Motor (0.3A) Ist das der Blockierstrom bzw. Anlaufstrom? Wenn nein, dann musst du die Schaltung auf einen wesentlich höheren Strom auslegen. Lars schrieb: > Für mein Projekt habe ich den NPN S8050 Transistor gewählt, da er 700mA > liefern kann In anderen Datenblätter fand ich 500mA. Aber das ist der Strom unter der Rubrik "Absolute Maximum Ratings". Den solltest du nie erreichen. Lars schrieb: > Ich verstehe nicht richtig, wie das gemeint ist, und welchen Wert ich > nun nehmen soll. Da mein verbraucher 0.3A benötigt, muss ich hFE3(40) > für die Rechnung verwenden? Da hat er noch 1V U_CE Restspannung. Beim Schalten von Verbrauchern will man aber möglichst in die Sättigung gehen, so dass U_CE möglichst klein wird. Das gibt dann dem Verbraucher die größtmögliche Spannung und der Transistor wird kleinstmöglich warm. Deshalb rechnet man da mit noch weniger hFE, so ca. 20-30. Im Einzelfall kann das auch mal etwas höher noch gut gehen, ist eben Worst Case für alle Transistoren dieser Klasse. Manche rechnen nur mit 10. Nehmen wir mal 20. 0.3A/20 = 15mA. Das wäre der Basisstrom. An 3.3V (-0.7V U_BE) gibt das dann für RB ≈ 180Ω. (Oder 140Ω, wenn man mit UBE=1.2V rechnet, was mir zu viel erscheint - die Angabe war ja auch für IB= 50mA). Also: deine Rechnung wäre nicht korrekt. Wenn du mit 40 rechnest, wie gesagt, dann hätten 340Ω (bzw. 280Ω) das Ergebnis sein müssen. Lars schrieb: > Kann mir jemand die Zeile (VCE= 1 V, IC= 100 mA) bei hFE erklären? Die Bedingungen für den hFE-Wert sind IC=100mA und eine Restspannung von 1V an Kollektor-Emitter. Wichtig: erst mal den Anlauf-/Blockierstrom bestimmen. Für den musst du den Transistor auslegen.
Lars schrieb: > muss ich hFE3(40) für die Rechnung verwenden? Nein, vergiss hFE-Zahlen, die sind für den verhungernden Linearbetrieb bei dem wesentliche Spannung am Transistor verbleibt, nimm aus der UCEsat Diagramm den Faktor 10, denn du möchtest den Transistor so weit durchsteuern dass er auch den Maximalstrom laut Datenblatt schalten kann ohne am Verlust am Spannungsabfall zu überhitzen, und 0.7A erfordert weniger als 1V UCEsat damit TO92 das dauerhaft überlebt. ABER: Wenn dein kleiner Motor mit 0.3A angegeben ist, meint das, dass er dauerhaft ohne Überhitzung so stark belastet werden darf dass er 0.3A zieht. Man kann ihn weniger oder auch stärker belasten, und beim Anlauf WIRD er mehr Strom ziehen, nämlich nicht 0.3A sondern eher 3A und das macht dein kleiner Transistor sowieso nicht mit. Nimm einen ordentlichen MOSFET, der auch das Anlaufen des Motors überlebt, und trotzem kaum Strom vom uC braucht. Dein rPi liefert nur 3.3V, also ein N-MOSFET der mit mehreren Ampere bei 2.7V USG spezifiziert ist wie IRF7401.
Das hast Du schon alles richtig berechnet. Den Transistor, den Du dir da ausgesuchst hast, das ist halt ein Leistungstier. Da kommt man auf solche Werte. Du hast natürlich extrem konservativ mit den Mindestwerten gerechnet. Warscheinlich wird dein Transistor in der Praxis besser funktionieren. Solange Du kein Gerät für Massenproduktion baust sondern zuhause bastelst darfst den Vorwiderstand gern höher setzen. Anyway, mit den knapp 100 Ohm ziehst Du ordentlich Strom aus deinem RPi. Das wird er vermutlich nicht liefern können. Abhilfe schafft eine Treiberstufe, die Du z.B. mit dem 2N3904 aufbauen kannst. Schau Dir dazu mal die Darlington Schaltung an (Wikipedia). Hat auch seine Vor- und Nachteile aber belastet den RPi Ausgang nicht. Lerntip: Es lohnt sich, den Transistor wirklich mal 300mA über den Kollektor ziehen zu lassen und zu schauen wie groß der Basiswiderstand bei 3.3V Steuerspannung sein darf, bis der Strom einbricht. Das gibt ein Gefühl dafür wie sich hFE bei einem typischen Transistor so verhält.
A. K. schrieb: > Aber dran denken, dass der Port eines Raspi nicht beliebig viel Strom > liefern kann. 8mA
Lars schrieb: > abe mir vor einiger Zeit ein Transistorenset gekauft, welches > folgende Teile enthält: ..... > In meinem aktuellen Projekt möchte ich endlich mal einen verwenden, um > einen kleinen Motor (0.3A) mit einem Raspberry Pi (GPIO 3.3v) über PWM > anzusteuern. > > Mein Problem ist nun der Basiswiderstand Immer wieder das gleiche Theater mit nur vielleicht geeigneten Bauteilen. Warum kauft ihr nicht zielgerichtet Teile, von denen man weiss, das sie das leisten, was sie tun sollen? Lars schrieb: > Mein Basiswiderstand wäre demnach nur 93 ohm. Kann das korrekt sein? Bei all der Rechnerei musst du auch noch den Spannungsabfall am GPIO berücksichtigen und vor allem darauf achten den Pin nicht zu überlasten. Einen GPIO am Raspi auszubrennen wird deutlich teurer als einen z.B. IRLML6246 oder anderen Logik-Level-MOSFET durch ESD zu verlieren. Wenn man noch mehr Strom braucht, kann man die MOSFETs auch einfach parallel schalten.
Hallo, bestelle Dir am besten so einen Mosfet wie oben genannt und benutze nicht Deine Transistoren. Diejenigen, die Du hast, sind NF-Signaltransistoren und auf hohe Verstärkung und geringes Rauschen und einige auf hohe Spannung ausgelegt. Solche habe ich aus alten Telefonen und Radios ausgeschlachtet. Die kannst Du für andere Experimente wie z.B. einen Schmitt-Trigger oder einen Sinusgenerator oder einen Multivibrator als VCO verwenden. MfG
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Hi, vielen Dank für eure vielen und ausführlichen Antworten. MaWin schrieb: > Nimm einen ordentlichen MOSFET, der auch das Anlaufen des Motors > überlebt, und trotzem kaum Strom vom uC braucht. > Dein rPi liefert nur 3.3V, also ein N-MOSFET der mit mehreren Ampere bei > 2.7V USG spezifiziert ist wie IRF7401. um so einen N-Mosfet zu betreiben bräuchte ich vorher einen Treiber Transistor oder? Ich habe mal etwas nach dem IRF7401 gegoogelt, aber komme damit nicht richtig klar, wie dieser anzuschliesen ist. ich habe mir hier mal das Datenblatt (https://www.infineon.com/dgdl/irf7401.pdf?fileId=5546d462533600a4015355fa03d91b94). Inputs 1-3 und 5-8 sind einfach die selben? Ist das um Temperatur abzuleiten? Das heißt 4 geht an den RPI, 1-3 an GND und 5-8 an den Motor? Ich habe gerade gesehen ich habe noch ein D12NF herumliegen, wäre das auch angebracht? Ich weiß leider nicht, nach welchen werten ich da gehen soll. (http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/5c/31/89/d4/5c/b2/4c/da/CD00002756.pdf/files/CD00002756.pdf/jcr:content/translations/en.CD00002756.pdf) Nils P. schrieb: > Abhilfe schafft eine Treiberstufe, die Du z.B. mit dem 2N3904 aufbauen > kannst. Schau Dir dazu mal die Darlington Schaltung an (Wikipedia). Hat > auch seine Vor- und Nachteile aber belastet den RPi Ausgang nicht. Das mag jetz vermutlich nach einer dummen Frage klingen, doch dann benötige ich vor beiden Transistoren einen vorwiderstand oder? A. K. schrieb: > Vbe(sat) aus dem Datasheet bei Ic=500mA und Ib=50mA. Nur ist dieser > Transistor bei 500mA schon jenseits seiner Wohlfühlzone, daher der > extreme Wert. Wie kann ich das erkennen? HildeK schrieb: > Ist das der Blockierstrom bzw. Anlaufstrom? Wenn nein, dann musst du die > Schaltung auf einen wesentlich höheren Strom auslegen. Nein, im dauerbetrieb - das andere habe ich bisher nicht bedacht. Wenn ich mir eure Antworten so durchlese, scheine ich nicht unbedingt eine gute Wahl bezüglich meines Bauteils gewählt zu haben.
Mick schrieb: > m so einen N-Mosfet zu betreiben bräuchte einen Logik Level FET ab 2,5V für den PI die 4,5V Typen sind eher für Arduino mit 5V
Joachim B. schrieb: > einen Logik Level FET ab 2,5V für den PI Die von nachtmix (Gast) genannten Typen sollten passen. Mick schrieb: > noch ein D12NF herumliegen, Keine gute Wahl.
Mick schrieb: >> Transistor bei 500mA schon jenseits seiner Wohlfühlzone > Wie kann ich das erkennen? Am Knick in Diagrammen wie Stromverstärkung und Sättigungsspannung. Weit jenseits werden die Daten miserabel und es gibt meist geeignetere Typen. Meine Daumenregel für den Einsatzbereich bipolarer Typen ist, nicht über Ic(max)/2 zu gehen. PS: Das bezieht sich auf die 500mA des Ib(sat) Wertes. Deine 300mA könnte er grad noch (wenn das der Anlaufstrom ist), aber hier ist ein MOSFET eindeutig besser geeignet. Bipolar wäre der Basisstrom für Sättigung zu hoch.
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Mick schrieb: > um so einen N-Mosfet zu betreiben bräuchte ich vorher einen Treiber > Transistor oder? Nein, ddr passt dirrkt, braucht keine 10V am Gate. > Ich habe mal etwas nach dem IRF7401 gegoogelt, aber > komme damit nicht richtig klar, wie dieser anzuschliesen ist. Wie dein S8050, nur Emitter hriist Source, Collector Drain und Basis Gate, wobei du dir die 93Ohm sparen kannst. > Ist das um Temperatur > abzuleiten? Ja. > Das heißt 4 geht an den RPI, 1-3 an GND und 5-8 an den > Motor? Ja. > Ich habe gerade gesehen ich habe noch ein D12NF herumliegen, wäre das > auch angebracht? Nein, kein LogicLevel, der schaltet mit 10V, braucht also einen MOSFET- Treiber.
A. K. schrieb: > Am Knick in Diagrammen wie Stromverstärkung und Sättigungsspannung. Weit > jenseits werden die Daten miserabel und es gibt meist geeignetere Typen. > Meine Daumenregel für den Einsatzbereich bipolarer Typen ist, nicht über > Ic(max)/2 zu gehen. > > PS: Das bezieht sich auf die 500mA des Ib(sat) Wertes. Deine 300mA > könnte er grad noch (wenn das der Anlaufstrom ist), aber hier ist ein > MOSFET eindeutig besser geeignet. Bipolar wäre der Basisstrom für > Sättigung zu hoch. Vielen Dank. Sorry an alle für meine inkompetenten Fragen. Die meisten Tutorials für RPI oder Arduino beantworten leider nicht die Fragen, warum gerade diese Bauteile ausgewählt sind und richtige Infoseiten sind erforden meistens schon Basiswissen, das ich leider noch nicht habe. Manfred schrieb: > Die von nachtmix (Gast) genannten Typen sollten passen. Kann ich den IRLML2502 direkt ohne Vorwiderstand (oder ähnlichem) direkt an den GPIO Pin anschließen? Ich habe noch einen anderen Gefunden: IRLIZ44N (http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irliz44n.pdf). Dort steht explizit Logic-Level Gate Drive. Hab ihn gerade mit einem Arduino getestet, scheint gut zu funktionieren, aber ist vermutlich für höhere applikationen gedacht oder nicht?. Für die Platine, welche ich machen will würde ich aber lieber den IRLML2502 verwenden, da er auch kleiner ist.
Mick schrieb: > Kann ich den IRLML2502 direkt ohne Vorwiderstand (oder ähnlichem) direkt > an den GPIO Pin anschließen? Ja, aber achte darauf, dass immer auch die Masseverbindung vorhanden ist, bevor du Spannung anlegst. Wenn du ganz vorsichtig sein willst, dann legst du zwischen Gate und den GPIO noch einen Widerstand, z.B. 1 kOhm, der eine Überlastung des GPIO verhindert, falls der Transistor verreckt und dabei eine Kurzschluß am Gate macht. Der Wert ist unkritisch, es ist nur eine Vorsichtsmaßnahme. Falls der Lastkreis Spannung bekommen kann, ohne dass der steuernde Computer angeschlossen ist, empfiehlt es sich auch das Gate mit z.B. 100 kOhm auf GND zu ziehen, da es sonst schon durch elektrostatische Aufladung angesteuert werden kann. Wenn die durch statische Aufladung erreichte Steuerspannung nicht für ein sauberes Einschalten ausreicht, arbeitet der Transistor u.U. im Linearbetrieb, und dann kann die zulässige Verlustleistung dieses doch recht kleinen Transistors überschritten werden. Er stirbt dann eine Hitzetod. Der Widerstand verhindert eine solche Aufladung. Wenn das ganze Zeug fest zusammengebaut bleibt, brauchst du solche Widerstände nicht. Mick schrieb: > Ich habe noch einen anderen Gefunden: IRLIZ44N Nicht für den Raspi geeignet, aber für viele andere µC, die 5V ausgeben, z.B. der Arduino.
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Hp M. schrieb: > Wenn du ganz vorsichtig sein willst, dann legst du zwischen Gate und den > GPIO noch einen Widerstand, z.B. 1 kOhm, der eine Überlastung des GPIO > verhindert, falls der Transistor verreckt und dabei eine Kurzschluß am > Gate macht. Würde das nicht auch bewirken, dass ich den Mosfet nicht auf 100% fahren könnte? Hp M. schrieb: > Falls der Lastkreis Spannung bekommen kann, ohne dass der steuernde > Computer angeschlossen ist, empfiehlt es sich auch das Gate mit z.B. 100 > kOhm auf GND zu ziehen, da es sonst schon durch elektrostatische > Aufladung angesteuert werden kann. Macht Sinn, danke für den Ratschlag. Also die Bestellung für einen N-Mosfet ist raus. Vielen Dank für eure Hilfe.
Mick schrieb: > Würde das nicht auch bewirken, dass ich den Mosfet nicht auf 100% fahren > könnte? Nein, denn ein MOSFET hat praktisch keinen statischen Gatestrom. Es dauert dann nur ein wenig länger, bis er voll durch- und abschaltet. Schlechte Idee für kHz Schaltfrequenz.
Mick schrieb: > Manfred schrieb: >> Die von nachtmix (Gast) genannten Typen sollten passen. > Kann ich den IRLML2502 direkt ohne Vorwiderstand (oder ähnlichem) direkt an den GPIO Pin anschließen? Ja. Jetzt macht allerdings noch ein Widerstand Gate-Source Sinn, irgendwas um 100 kOhm. Wenn die Schaltvorgänge langsam sind, darf am Gate ein Angstwiderstand eingebaut werden, der dicke Daumen sagt 1k bis 500 Ohm. > Ich habe noch einen anderen Gefunden: IRLIZ44N Schaue im Datenblatt nach RDSon bei x-Volt UGS, der Bursche ist erst ab 4 Volt spezifiziert, für Dich unpassend. In einem anderen Thread wurde mir mal der IRF3708 empfohlen, der ist ab 2,8V spezifiziert und damit für 3,3V-Logiken brauchbar. Hat aber ein großes Gehäuse, wie ich es auf Lochraster gerne habe.
Manfred schrieb: > Wenn die Schaltvorgänge langsam sind, darf am > Gate ein Angstwiderstand eingebaut werden, der dicke Daumen sagt 1k bis > 500 Ohm. A. K. schrieb: > Nein, denn ein MOSFET hat praktisch keinen statischen Gatestrom. Es > dauert dann nur ein wenig länger, bis er voll durch- und abschaltet. > Schlechte Idee für kHz Schaltfrequenz. Also ist das wohl eher etwas kontraproduktiv, wenn ich die Geschwindigkeit des Motors über PWM steuern will, oder?
Mick schrieb: > Also ist das wohl eher etwas kontraproduktiv, wenn ich die > Geschwindigkeit des Motors über PWM steuern will, oder? Allerdings. Wär besser gewesen, damit gleich rauszurücken.
A. K. schrieb: > Allerdings. Wär besser gewesen, damit gleich rauszurücken. Danke für die Info, steht aber in meinem ersten post :)
Mick schrieb: > lso ist das wohl eher etwas kontraproduktiv, wenn ich die > Geschwindigkeit des Motors über PWM steuern will, oder? Das hängt von der Arbeitsfrequenz des PWM ab. Die Impulsflanken werden durch den Widerstand und besonders durch die Miller-Kapazität des MOSFET flacher und treppenförmiger, und der Transistor hält sich dann länger in dem verlustbehafteten linearen Gebiet auf. Die Dauer der Flanken wird i.W. durch die Dimensionierung der Schaltung bestimmt, und ihr prozentualer Anteil wächst, je höher die PWM-Frequenz ist. Deshalb können "richtige" MOSFET-Treiber (die auch größere Transistoren treiben können) Impulsströme von einigen Ampere liefern oder abführen, welche aber nur während der Impulsflanken, also wenigen Mikrosekunden, fliessen. Der Raspi ist natürlich nicht so ein Kraftmeier, aber ich denke 20kHz sind auch mit einem Vorwiderstand von 360 Ohm (3V/8mA) möglich. Die Berechnung der tatsächlichen Schaltzeiten und Verlustleistungen ist nicht ganz einfach. Man lässt das heute lieber durch einen Simulator berechnen, der nicht nur die sämtlichen Werte des Transistors berücksichtigt, sondern auch die U-I-Charakteristik der GPIO-Endstufe (und anderer Bestandteile der betreffenden Schaltung).
Mick schrieb: > Also die Bestellung für einen N-Mosfet ist raus. Für welchen? Hast Du... Manfred schrieb: > Joachim B. schrieb: >> einen Logik Level FET ab 2,5V für den PI > > Die von nachtmix (Gast) genannten Typen sollten passen. ...beachtet? Sonst geht es wieder nicht... Ich fasse mal zusammen: Bei welcher Spannung ein bestimmter FET als eingeschaltet gilt (bei welcher V_GS man ihn also verwenden kann), muß man natürlich genau wissen. In den Datenblättern steht allgemein - in einer der Tabellen - der R_DS(ON) im eingeschalteten Zustand. In der gleichen Zeile, aber ein, zwei Spalten links davon steht die Bedingung (meist heißt die Spalte "Measuring Conditions"). Und DORT steht, bei welcher V_GS dieser R_DS(ON) gilt. (Bei manchen FET-Typen wird der R_DS(ON) sogar für verschiedene V_GS spezifiziert - z.B. für 2,5 Volt UND 4,5 Volt.) Das ist ausschlaggebend, ganz allein darauf ist Verlaß. Die Bezeichnung "Logic Level" ist allein für 5V-Logik ausreichend als Spec. Denn: "Logic Level" allein bedeutet nur "für V_GS <= 5V spezifiziert". Weil Normale Logic Level Typen müssen auch gar nicht nicht mehr können (Weshalb viele davon dann "nur" für V_GS = 4,5V spezifiziert sind.) 1.) Bei großen Distributoren hilft die parametrische Suche sehr. :) 2.) Bei einer Suche außerhalb dessen (wofür und weshalb auch immer) kann man noch nach "Ultra Logic Level" oder "Low logic Level (LLL)" (Artikelbeschreibung, oder Datasheet-Deckblatt (a.k.a. erste Seite)] suchen - das bedeutet ebenfalls "noch unterhalb normalem Logik Level". Trotzdem checkt man die Werte danach im Datenblatt (!). Wollte ich nur mal festhalten, die Fragen kommen ja immer wieder.
Mick schrieb: >> Allerdings. Wär besser gewesen, damit gleich rauszurücken. > > Danke für die Info, steht aber in meinem ersten post :) Sorry.
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