Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Freilaufdiode als Schutz bei Lüfter


von Skyales (Gast)


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Hallo Leute,
ich kenne mich noch nicht so aus... Deswegen wollte ich euch fragen.
Ich habe an einem Raspberry Pi (Einplatinen Computer) 4 Lüfter 
angeschlossen. Diese werden mit 5v versorgt.
Ein Transistor schaltet diese ein und aus und bekommt 3,3 V als Base 
current ( plus Widerstand von 150 Ohm und der Schätzung, dass der GPIO 
nur ca 3v schafft bei 15 mA, kommt 2,3V also Base current an)

Da Lüfter beim abschalten gefährlich für den Stromkreis sind, weil sie 
Spannungsspitzen in die umgekehrte Richtung senden, wollte ich fragen 
welche Diode ich brauche, die ich parallel zu den 4 Lüftern/ Motoren 
schalte?
1 Motor hat 0,1 A und 5V
Transistor ist 2n2907

Vielen Dank für eure Hilfe und entschuldigt meine Unwissenheit :)
Anbei findet ihr ein Schaltbild, noch ohne Widerstand.

von Jens M. (schuchkleisser)


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2,3V sind kein Base current! ;)

Eine Diode ist zu empfehlen, weil da doch mal Störungen kommen.
Der 2N2907 ist aber ein PNP, der schaltet nicht so.
Selbst wenn würden 10mA gut reichen, braucht aber wahrscheinlich eher 68 
Ohm mit dem Teil.
k.A. ob der RPi das kann, aber ein MosFet mit Logiclevel wäre 
wahrscheinlich besser geeignet.

von ArnoR (Gast)


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Der 2N2907 ist ein PNP, gezeichnet ist aber ein NPN und der wird so wie 
geschaltet auch gebraucht. Nimm einen 2N2222A oder BD139 o.ä.. Achte 
aber auf die Stromverstärkung bei 400mA, die sinkt bei solchen Strömen 
und kleinen Sättigungsspannungen (Ucesat) deutlich ab. Als Freilaufdiode 
eine nahezu beliebige 1A-Diode.

von Andrew T. (marsufant)


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Skyales schrieb:
> Transistor ist 2n2907

Das ist aber  ein PNP Transistor.

Du hast jedoch im Plan einen NPN Transistor vorgesehen.

Ein BD135-16 mit Vorwiderstand an der Basis von 150 Ohm kann Dein 
Problem lösen .-)

: Bearbeitet durch User
von Skyales (Gast)


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Vielen Dank Leute! Ihr habt meinen Rpi gerettet ?
Also ich schaue welchen es gerade gibt 2n2222A oder BD135-16. Laut euren 
Aussagen wäre das egal oder?

Eine beliebige 1A Diode reicht? Muss ich nicht auf Spannung usw achten?

Fällt euch noch irgendetwas auf, bevor ich das ausprobiere?

von hinz (Gast)


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Skyales schrieb:
> Eine beliebige 1A Diode reicht?

Ja, aber für einen Bipolartransistor sind deine GPIO-Ports nicht 
belastbar genug. Du brauchst einen MOSFET für niedrige Logikpegel, z.B. 
IRF7401.

von Skyales (Gast)


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hinz schrieb:
> Skyales schrieb:
> Eine beliebige 1A Diode reicht?
>
> Ja, aber für einen Bipolartransistor sind deine GPIO-Ports nicht
> belastbar genug. Du brauchst einen MOSFET für niedrige Logikpegel, z.B.
> IRF7401.

Ich kenne mich mit mosfets nicht aus, wie verschaltet ich das denn? 
Brauche ich dann dementsprechend andere Widerstände?

von Schrauberking (Gast)


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Skyales schrieb:
> Ich kenne mich mit mosfets nicht aus, wie verschaltet ich das denn?
> Brauche ich dann dementsprechend andere Widerstände?

Du brauchst dann keinen Widerstand mehr (Mosfets sind Spannungs- und 
nicht Stromgesteuert), kannst aber einen Vorsehen als Schutz vor 
versehentlichen Kurzschlüssen (Mit Messspitze abgerutscht o.Ä.).

deine vorhandenen 150 Ohm tun's da genauso wie z.B. 1kOhm, vorausgesetzt 
du willst nur Schalten und keine PWM.

von hinz (Gast)


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Schrauberking schrieb:
> Skyales schrieb:
>> Ich kenne mich mit mosfets nicht aus, wie verschaltet ich das denn?
>> Brauche ich dann dementsprechend andere Widerstände?
>
> Du brauchst dann keinen Widerstand mehr (Mosfets sind Spannungs- und
> nicht Stromgesteuert), kannst aber einen Vorsehen als Schutz vor
> versehentlichen Kurzschlüssen (Mit Messspitze abgerutscht o.Ä.).
>
> deine vorhandenen 150 Ohm tun's da genauso wie z.B. 1kOhm, vorausgesetzt
> du willst nur Schalten und keine PWM.

Weitere Infos: Drain entspricht dem Kollektor, Source dem Emitter, und 
das Gate entspricht der Basis.

Ein hochohmiger Widerstand (ca. 100kOhm) zwischen Gate und Source sorgt 
für klare Verhältnisse solange der GPIO-Pin noch als Eingang 
konfiguriert ist, der MOSFET sperrt dann.

Wenn man PWM mit mehr als wenige 100Hz machen will sollte man die 
Einstellung für die "Drive Strength" des Portpins beachten, oder gleich 
einen Treiber verwenden.

von Skyales (Gast)


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Also würde diese Schaltung funktionieren ohne dass mein Raspberry 
Schäden nimmt? :)

von Skyales (Gast)


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Also ist es besser einen großen Widerstand zu nehmen?
Aber der GPIO ist am Raspberry doch eigentlich als Ausgang konfiguriert 
damit der mosfet seine gain Spannung bekommt oder verstehe ich das 
falsch?

von Skyales (Gast)


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Gate*

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Skyales schrieb:
> Also würde diese Schaltung funktionieren

Ja. Manche Leute schalten noch einen Elko zwischen GPIO-POWER 5V und 
Masse, um Störungen der Lüfter auf dieser Spannung zu verringern.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Skyales schrieb:
> Aber der GPIO ist am Raspberry doch eigentlich als Ausgang konfiguriert

Erst wenn das per Software geschieht. Während des Bootens ist es noch 
ein Eingang. Deshalb der 100k Widerstand zwischen Gate und Source.

von Skyales (Gast)


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Vielen Dank Leute mega nett von euch!
@hinz meinst du das so wie auf der Zeichnung mit den 100k Ohm?

@Matthias das mit dem Elko klingt nicht schlecht. verschaltet man den so 
wie auf der Zeichnung?

Welchen sollte ich da nehmen?

@all kann ich auch einen anderen Mosfet benutzen als den IRF7401? Denn 
diesen gibt es gerade nicht bei Conrad. Gibt es einen der für diese 
Schaltung trotzdem den Zweck erfüllt?

Vielen Dank nochmal an alle!

von hinz (Gast)


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Skyales schrieb:
> @hinz meinst du das so wie auf der Zeichnung mit den 100k Ohm?

Nein, der Widerstand muss vom Gate zu Source, nicht zu Drain.

von Skyales (Gast)


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Dumm von mir, danke  @hinz :)

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Skyales schrieb:
> @Matthias das mit dem Elko klingt nicht schlecht. verschaltet man den so
> wie auf der Zeichnung?

Jo, Pluspol (Elkos sind im Normalfall gepolt) an die +5V. Allerdings 
kannst du ruhig einen etwa grösseren Elko benutzen, so etwa 22µF-100µF.

von Skyales (Gast)


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Vielen Dank @Matthias :)

Kann mir noch jemand abschließend sagen ob man den Mosfet ersetzen kann? 
Wurde der IRF7403 auch gehen?

von hinz (Gast)


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Skyales schrieb:
> Wurde der IRF7403 auch gehen?

Nein, der ist nicht für so kleine Gatespannung spezifiziert.

Wo willst du kaufen? Würde auch ein kleineres SMD-Gehäuse gehen?

von Skyales (Gast)


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Ja muss ich dann löten, aber ist ja kein Problem.
Am besten bei Conrad (Mainz)

Ich habe auch gerade gesehen, dass es Kondensatoren nur in 4V oder 6V 
gibt. Soll ich lieber das kleinere nehmen?

von hinz (Gast)


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IRLML6244

Skyales schrieb:
> Ich habe auch gerade gesehen, dass es Kondensatoren nur in 4V oder 6V
> gibt.

Da hast du Exoten erwischt, nimm 100µF mit 16V oder mehr 
Spannungsfestigkeit.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Raspberry Pi (Einplatinen Computer)
Ach. Gut, daß Du das sagst, das Ding kennt hier niemand.

Freilaufdioden schaden in der Regel nicht, kommt einfach drauf an, ob 
Dir ein Stück Sicherheit eine Diode wert ist oder nicht.

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