Darlington-Schaltung

[Martin D. (martindietl)]

Hallo liebe Gemeinde,

ich bin gerade dabei mit einem Mikrocontroller eine Last zu schalten.
da ich mich mit Tansistorschaltungen nicht besonders gut auskenne, würde 
ich gerne eure Meinung zu meiner Schaltung hören.

Ich habe dir Transistoren BD139-16 und BC547C genommen, da ich sie in 
der Bastelkiste gefunden habe.

RL ist ein LED Band mit ca. 1,2A Stromaufnahme.

LG Martin

[MaWin (Gast)]

Martin D. schrieb:
> würde ich gerne eure Meinung zu meiner Schaltung hören.

Kann man so bauen, aber Q1 dürfte mehr Basistrom bekommen, R1 also 
kleiner sein, so 47 Ohm würde ich nehmen, damit seine Durchlasspannung 
kleiner wird und weniger Verlust entsteht.

Ist kein Darlington.

Q2 als Emitterfolger braucht keinen R2 Basisvorwiderstand, der zieht 
sich sowieso nur so viel Basisstrom wie er braucht um die 20mA 
Kollektorstrom (60mA bei 47 Ohm) durchzulassen.


Moderner wäre ein LogicLevel NMOSFET wie Si2369DS. Nur 2 Bauteile 
(MOSFET und 100k von Gate nach Source).

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Martin D. schrieb:
> da ich mich mit Tansistorschaltungen nicht besonders gut auskenne,
Du hast da keine Darlingtonschaltung. Zum Glück. Denn sonst hättest du 
eine zu hohe Ucesat. So kannst du aber den BD139 mit dem maximalen 
Basisstrom versorgen und zum hinreichenden Durchschalten bringen.

> ich bin gerade dabei mit einem Mikrocontroller eine Last zu schalten.
> würde ich gerne eure Meinung zu meiner Schaltung hören.
Nimm einen passenden Kühlkörper, die 1,2A sind recht dicht an den 
absolut maximalen 1,5A. Ok, nochmal nachgerechnet, halb so schlimm: mit 
1,2A und und mindestens 0,5V Uce hast du gut 0,6W Verluste. Mit Rthj-amb 
von 100K/W wird das Ding also nur um knapp 60°C wärmer als die Umgebung.

hfe ist z.B. bei 150mA spezifiziert und nimmt mit höheren Strömen ab. 
Mach den R1 deutlich niederohmiger, denn an ihm fallen nur 3,5V ab. Und 
du braucht einen Basisstrom von mindestens ca. 40mA für eine brauchbare 
Übersteuerung. Ergo darf der höchstens 90 Ohm haben.

> da ich sie in der Bastelkiste gefunden habe.
Leg noch ein paar Logic-Level Mosfets in die Bastelkiste.

[Martin D. (martindietl)]

Danke für die schnellen Antworten.
Ihr seid der Hammer.


Lothar M. schrieb:



> Du hast da keine Darlingtonschaltung. Zum Glück. Denn sonst hättest du
> eine zu hohe Ucesat. So kannst du aber den BD139 mit dem maximalen
> Basisstrom versorgen und zum hinreichenden Durchschalten bringen.

Danke für den Hinweis. Wieder was gelernt.



> Nimm einen passenden Kühlkörper, die 1,2A sind recht dicht an den
> absolut maximalen 1,5A. Ok, nochmal nachgerechnet, halb so schlimm: mit
> 1,2A und und mindestens 0,5V Uce hast du gut 0,6W Verluste. Mit Rthj-amb
> von 100K/W wird das Ding also nur um knapp 60°C wärmer als die Umgebung.

Dachte ich mir auch. Darum hatte ich den Kühlkörper schon berechnet.
Bei 12V und 1,5A bin ich auf 0,825W Velust gekommen.
Tjh = 130, Tha = 40, Rja = 100
Pv = 0,9W

>
> hfe ist z.B. bei 150mA spezifiziert und nimmt mit höheren Strömen ab.
> Mach den R1 deutlich niederohmiger, denn an ihm fallen nur 3,5V ab. Und
> du braucht einen Basisstrom von mindestens ca. 40mA für eine brauchbare
> Übersteuerung. Ergo darf der höchstens 90 Ohm haben.

Wie Du auf die 40 mA kommst ist mir noch nicht klar. Im Datenblatt steht 
das Ib max 0,5A sein darf. Hab ich ein schlechtes Datenblatt?

>
>> da ich sie in der Bastelkiste gefunden habe.
> Leg noch ein paar Logic-Level Mosfets in die Bastelkiste.

Werde ich beherzigen :-)

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Martin D. schrieb:
> Wie Du auf die 40 mA kommst ist mir noch nicht klar.
Ich nehme ein minimales hfe von 100 und komme so auf einen Basisstrom 
für den Q1 von 1,2A/100 = 12mA. Dann übersteuere ich den Q1 um 
mindestens das dreifache und bin bei 40mA. MaWin hat da noch mehr 
übersteuert oder die Reduzierung von hfe bei höherem Ic mit 
einkalkuliert.

> Im Datenblatt steht das Ib max 0,5A sein darf.
Das brauchen wir hier auch nicht, und das kann der BC547 auch nicht...
Apropos: dem wird auch recht warm, weil an ihm 7V bei 40mA ab- und damit 
300mW anfallen. Bei einem Rth(j-c) von 250K/W für einen TO92 hast du da 
auch gut 80°C mehr als in der Umgebungsluft. Du könntest ihn ein wenig 
entlasten, wenn du einen zweiten "R1" in die Kollektorleitung des Q2 
legst.

[MaWin (Gast)]

Lothar M. schrieb:
> dem wird auch recht warm, weil an ihm 7V bei 40mA ab- und damit
> 300mW anfallen.

Tschuldigung, ich habe übersehen daß er den BC547 an 12V gelegt hat, 
habe mit 5V an seinem Kollektor gerechnet.

Aus der geschildeten Verlustleistungsproblematik würde ich seinen 
Kollektor an 5V legen mit 47 Ohm am Emitter (und ohne Basiswoderstand).

[Martin D. (martindietl)]

> Aus der geschildeten Verlustleistungsproblematik würde ich seinen
> Kollektor an 5V legen mit 47 Ohm am Emitter (und ohne Basiswoderstand).

Ok. Soweit habe ich euch verstanden.

Aber warum 47 Ohm ohne Basiswiederstand ?
Ich rechne jetzt schon die ganze Zeit und komme nicht drauf.
Wie stehlt sich der Basisstrom ohne Vorwiderstand ein?
Erklärt mir doch mal den Rechenweg. Ohmisches Gesetz ist mir bekannt.
Ich will ja was lernen.

LG Martin

[HildeK (Gast)]

MaWin schrieb:
> Moderner wäre ein LogicLevel NMOSFET wie Si2369DS.

Und viele andere.
Das wäre nicht nur die modernere Lösung, sondern auch dir richtigere:
- vernachlässigbare Verlustleistung, daher kein Kühlkörper
- vernachlässigbarer Drop an Source-Drain
- vernachlässigbare Ansteuerleistung
- für 1,2A tut es auch ein SOT23-Bauelement, also vernachlässigbarer 
Platzbedarf.
Ich sehe nur Vorteile ...

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Martin D. schrieb:
> Aber warum 47 Ohm ohne Basiswiederstand ?
Das gehört nicht zusammen. Trennen wir es also:

> Aber warum 47 Ohm
Weil mit dem daraus resuliterenden Basisistrom der Q1 bombensicher 
durchgesteuert ist.

> ohne Basiswiederstand ?
Weil er nicht nötig ist. Denn in die Basis vom Q2 fließt nur so viel 
Strom, dass der Q2 aufsteuert. Dann steigt die Emitterspannung so weit 
an, bis bei ca. 4,3V die BE-Diode vom Q2 wieder zu "sperren" anfängt. 
Einfach mal eine Stunde drüber nachgrübeln und die Spannungen und Ströme 
einzeichnen. Und überlegen, ob die zusammenpassen.

HildeK schrieb:
> Das wäre nicht nur die modernere Lösung ... Ich sehe nur Vorteile ...
Der einzige Nachteil: er ist nicht in der Bastelkiste.  ;-)

[Georg M. (g_m)]

Guckt mal, was ich bei reichelt gefunden habe:

https://www.reichelt.de/mosfet-n-ch-40v-170a-0-002r-pdfn56-tsm020n04lcr-p254910.html

[HildeK (Gast)]

Lothar M. schrieb:
> Der einzige Nachteil: er ist nicht in der Bastelkiste.  ;-)

Mal wieder.
Und täglich grüßt das Murmeltier ...

[Michael Gugelhupf (Gast)]

HildeK schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Der einzige Nachteil: er ist nicht in der Bastelkiste.  ;-)
>
> Mal wieder.
> Und täglich grüßt das Murmeltier ...

Hast du eine unendliche Bastelkiste?

[hinz (Gast)]

MaWin schrieb:
> 47 Ohm

Der arme BC547C wird das nicht mögen, da hat er mehr Pv als er 
bestenfalls bekommen darf.

[hinz (Gast)]

MaWin schrieb:
> Tschuldigung, ich habe übersehen daß er den BC547 an 12V gelegt hat,
> habe mit 5V an seinem Kollektor gerechnet.

Und ich habe übersehen, dass du das ja geändert hast.

[ArnoR (Gast)]

hinz schrieb:
> Der arme BC547C wird das nicht mögen, da hat er mehr Pv als er
> bestenfalls bekommen darf.

Ist doch knapp unter 500mW, würde ich aber trotzdem nicht machen.

Außerdem kann man den BD139 (und damit auch die hier oben vorgerechnete 
Ansteuerung) in der Anwendung voll vergessen. Der hat nämlich bei 1,2A 
überhaupt keine Stromverstärkung mehr. Siehe Angang. Warum glauben die 
Leute eigentlich immer, daß man die Bauteile an den Grenzwerten noch 
brauchbar sind? Liest oder versteht keiner mehr ein Datenblatt?

[HildeK (Gast)]

Michael Gugelhupf schrieb:
> Hast du eine unendliche Bastelkiste?

Nein, "unendlich" schon aus physikalischen Gründen nicht :-).
Aber, für ein Projekt, das ich realisieren will, kaufe ich das Passende 
einfach ein, wenn ich es nicht habe (oder nicht mehr finde :-)).

Der Murmeltier-Spruch bezog sich auch auf Nachbarthreads der letzten 
Tage (Thyristor abschalten; Pieper piept nicht), gleiches Problem: ich 
hab nur das und jenes in der Bastelkiste ...

[hinz (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Außerdem kann man den BD139 (und damit auch die hier oben vorgerechnete
> Ansteuerung) in der Anwendung voll vergessen. Der hat nämlich bei 1,2A
> überhaupt keine Stromverstärkung mehr. Siehe Angang. Warum glauben die
> Leute eigentlich immer, daß man die Bauteile an den Grenzwerten noch
> brauchbar sind? Liest oder versteht keiner mehr ein Datenblatt?

Naja, da sind die von Philips wohl besonders mies. Bei anderen 
Herstellern siehts da erheblich besser aus.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

ArnoR schrieb:
> Außerdem kann man den BD139 (und damit auch die hier oben vorgerechnete
> Ansteuerung) in der Anwendung voll vergessen. Der hat nämlich bei 1,2A
> überhaupt keine Stromverstärkung mehr.

Bei Fairchild sieht das Diagramm im oberen Strombereich optimistischer
aus, obwohl hier von einem geringeren maximalen hFE ausgegangen wird (s.
Anhang).

Da der TE einen Typ mit "-16"-Suffix hat, sollte dieser bessere als die
im Diagramm gezeigten typischen Werte haben.

Vermutlich geht es beim TE um ein Hobbyprojekt mit Stückzahl 1. Da würde
ich die Schaltung mit den verfügbaren Teilen einfach mal aufbauen und im
Betrieb die CE-Spannung von Q1 messen und dessen Temperatur fühlen.
Liegt die CE-Spannung bei weniger als 1V und verbrennt man sich nicht
sofort die Finger, ist alles in Ordnung.

Für ein Serienprodukt würde man den Transistor besser eine Nummer größer
wählen. Aber da ist man auch weniger auf die Inhalte der Bastelkiste
angewiesen :)

[Martin D. (martindietl)]

Danke für die zahlreichen Antworten.

> Vermutlich geht es beim TE um ein Hobbyprojekt mit Stückzahl 1. Da würde
> ich die Schaltung mit den verfügbaren Teilen einfach mal aufbauen und im
> Betrieb die CE-Spannung von Q1 messen und dessen Temperatur fühlen.
> Liegt die CE-Spannung bei weniger als 1V und verbrennt man sich nicht
> sofort die Finger, ist alles in Ordnung.

Stückzahl ist tatsächlich 1 !!

Da ich die Schaltung noch nicht ganz verstanden habe, habe ich sie 
einfach mal aufgebaut und gemessen. Bei 700 mA Last wird der BD139-16 
noch nicht mal warm.

>
> Für ein Serienprodukt würde man den Transistor besser eine Nummer größer
> wählen. Aber da ist man auch weniger auf die Inhalte der Bastelkiste
> angewiesen :)

Ich betreibe das als reines Hobby, um in erster Linie was dazuzulernen. 
Das man Bauteile nicht bist zur Lastgrenze belasten sollte ist mir auch 
klar.
Ich bestelle mir die Bauteile auch, was ich gerade brauche, aber sicher 
nicht wegen eines MOSFET der 0,40€ kostet.

Grüße Martin

[2 Cent (Gast)]

Yalu X. schrieb:
> mit den verfügbaren Teilen einfach mal aufbauen und im
> Betrieb die CE-Spannung von Q1 messen und dessen Temperatur fühlen.
> Liegt die CE-Spannung bei weniger als 1V und verbrennt man sich nicht
> sofort die Finger, ist alles in Ordnung.
Nunja, der Teufel ist ein Eichhörnchen :P


Martin D. schrieb:
> Ich betreibe das als reines Hobby, um in erster Linie was dazuzulernen.
> Das man Bauteile nicht bist zur Lastgrenze belasten sollte ist mir auch
> klar.
Prima.
Keine Kritik an der jetzigen Lösung, nur ein Hinweis auf eine pöhse 
kleine Falle:
Wie gross ist denn die Verlustleistung an dem 47Ohmer? Wird dort eine 
ideal-standard 1/4Watt-Kampfklasse ausreichen?
Tipp: Messe die (alle) Potentiale ruhig einmal nach (auch die 
CE-Spannung am Leistungstransistor, wie von Yalu vorgeschlagen); das 
wird dir beim Veständnis dieser Schaltung sicherlich helfen.


> Ich bestelle mir die Bauteile auch, was ich gerade brauche, aber sicher
> nicht wegen eines MOSFET der 0,40€ kostet.
Ein einfachstes DMM besitzt du hoffentlich. Falls nicht, dann lohnt sich 
eine Bestellung (inklusive einer Handvoll LL-Mosfets) sicherlich. deren 
Vorteile (keine verheizte Wärme im Silizium und in Vorwuderständen [bald 
haben wir alle erdenklichen Schreibweisen durch :D] wirst du zu schätzen 
lernen.

HTH

[Martin D. (martindietl)]

> Keine Kritik an der jetzigen Lösung, nur ein Hinweis auf eine pöhse
> kleine Falle:
> Wie gross ist denn die Verlustleistung an dem 47Ohmer? Wird dort eine
> ideal-standard 1/4Watt-Kampfklasse ausreichen?
> Tipp: Messe die (alle) Potentiale ruhig einmal nach (auch die
> CE-Spannung am Leistungstransistor, wie von Yalu vorgeschlagen); das
> wird dir beim Veständnis dieser Schaltung sicherlich helfen.

Das wird ein Aufgabe fürs Wochenende :-)
Testaufbau ist 47 Ohm 1 W :-)
>
>

> Ein einfachstes DMM besitzt du hoffentlich. Falls nicht, dann lohnt sich
> eine Bestellung (inklusive einer Handvoll LL-Mosfets) sicherlich. deren
> Vorteile (keine verheizte Wärme im Silizium und in Vorwuderständen [bald
> haben wir alle erdenklichen Schreibweisen durch :D] wirst du zu schätzen
> lernen.
>
> HTH
Mit leichten Vertippern in Foren kann ich leben.

Ein digitales Multimeter der 150€ Klasse ist vorhanden. Auch ein Hameg 
Analog/Digital Speicheroszilloskop 50 MHz ist vorhanden.

LL-Mosfets Typ IRFML8244PBF stehen schon auf meiner Liste.

Grüße Martin

[Thosch (Gast)]

MaWin schrieb:
> Moderner wäre ein LogicLevel NMOSFET wie Si2369DS. Nur 2 Bauteile
> (MOSFET und 100k von Gate nach Source).

Volle Zustimmung, nur daß du dich beim FET vertan hast, der Si2369DS ist 
ein P-Channel MOSFET.

Passende N-Channel MOSFETs für Ansteuerung mit >= 2.5V wäre z.B.
Si2302CDS (Vds=20V, Id=2A)
Si2300DS  (Vds=30V, Id=3A)
Si2356DS  (Vds=40V, Id=3A)

[Thosch (Gast)]

Martin D. schrieb:
> LL-Mosfets Typ IRFML8244PBF stehen schon auf meiner Liste.

für Ansteuerung mit 5V völlig in Ordnung, bei 3V3 nicht zu empfehlen,
da Rdson nur für min. 4.5V Vgs spezifiziert ist.

Die 3 Typen in meinem Post davor haben Rdson auch jeweils für 2.5V 
spezifiziert, und sind daher universeller auch bei 2V5 oder 3V3 
einsetzbar.


Wenn's um die Beschaffbarkeit bei Reichelt geht,
die haben den TSM2302, der dem Si2302 entspricht.
und den TSM2312, der schafft 4A bei Vgs = 2.5V

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

ArnoR schrieb:
> Der hat nämlich bei 1,2A überhaupt keine Stromverstärkung mehr.
Ist aber schon auch frech von Philips Semiconductors, einen 1,2A 
Transistor zu verkaufen, der schon bei 900mA keinen Strom mehr 
verstärkt. Kein Wunder, dass es die nicht mehr gibt... ;-)

Das mit der sinkenden Stromverstärkung bei höheren Strömen hatte ich 
schon gleich am Anfang im 
Beitrag "Re: Darlington-Schaltung" angemerkt, aber 
offenbar ein Datenblatt erwischt, das keine entsprechende KL enthielt.

2 Cent schrieb:
> Wie gross ist denn die Verlustleistung an dem 47Ohmer? Wird dort eine
> ideal-standard 1/4Watt-Kampfklasse ausreichen?
Grade mal so: 5V-2Ube = 3,5V --> (3,5V)²/47 Ohm = 0,26W

[MaWin (Gast)]

Thosch schrieb:
> Volle Zustimmung, nur daß du dich beim FET vertan hast, der Si2369DS ist
> ein P-Channel MOSFET

Ups. N-Kanal wäre besser...