Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ULN2803A Alternative mit geringerer U_CE


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von Niklas T. (niklas01)


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Hallo zusammen,

ich möchte ein 12v RGB Led Band (geschaltet über Masse, nicht mehr als 
500mA / Kanal) mit einem ESP32 (3,3v, max. 12mA / Ausgang) steuern. Wenn 
ich es richtig sehe, kann man dies z.B. mit dem IRLB 8721 und 330 Ohm 
Vorwiderständen umsetzen (zumindest bis 2A).

Mir will aber nicht einleuchten, dass es dafür nicht auch ein IC gibt. 
Das ULN2803A ist recht schön, hat aber mit bis zu 1,6V eine recht hohe 
Collector-Emitter Spannung. Und würde je nach angeschlossener Last recht 
warm werden.

Kennt jemand ein "besseres" ULN2803A IC, welches mit 3,3V PWM (~1kHz) 
angesteuert werden kann, ca. 500mA je Ausgang und eine vernachlässigbare 
Verlustleistung hat?

Freue mich über Eure Antworten!

Gruß
Niklas

von Klaus R. (klara)


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Niklas T. schrieb:
> Kennt jemand ein "besseres" ULN2803A IC, welches mit 3,3V PWM (~1kHz)
> angesteuert werden kann, ca. 500mA je Ausgang und eine vernachlässigbare
> Verlustleistung hat?

Hatte ich jetzt auch gesucht. Ich brauchte etwas weniger Strom. 100 mA 
würden vollkommen genügen. Da habe ich 8 2N7002 genommen.
mfg Klaus

von Sven P. (Gast)


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Wenn es nicht unbedingt gegen Masse geschaltet werden muss würd ich mir 
mal einen X-beliebigen High side switch ansehen.
Da gibts feine Sachen, mit Kurzschlussschutz und so.

VN330 z.B.

von Wolfgang (Gast)


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Für ein RGB-Band brauchst du nur 3 Kanäle, die du leicht mit diskreten 
LL-MOSFETs realisieren kannst. Was willst du da mit einem 8-Kanal 
Treiber, den es nicht einmal als SMD gibt?

Die 1.6V beim ULN2803 sind der Preis für BJT-Darlinkton Treiber.

von MaWin (Gast)


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Niklas T. schrieb:
> Kennt jemand ein "besseres" ULN2803A IC,

willst du wirklich n Beschaffungsschwierigkeiten gelangen ?

saturated driver wie TD62381/2 (8*15V/500mA Toshiba) oder MOSFETs wie 
TBD62083A/84A (Toshiba CMOS Äquivalent den ULN2803/4, 70ct bei 
Mouser/Digikey) TPIC2701 (CMOS-ULN2003 7*500mA/60V TI) TPL7407L 
(CMOS-ULN2003 7*600mA/40V TI). Guck aber nochmal nach, ob die mit 3.3V 
auch ausreichend durchsteuern.

Man nimmt lieber SOT23 Einzel-MOSFETs wie IRL6244 oder IRLML2502. 
Deutlich flexibler, aber ohne Freilaufdiode.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Niklas T. schrieb:
> ca. 500mA je Ausgang

Und 8 Kanäle macht in Summe 3 Ampere. Die übliche Logik IC's sind Baurat 
bedingt nicht so hoch belastbar. Das fängt mit den Bonding Drähten an 
und geht mit der Kühlung weiter.

Ein fertiges IC würde wohl deutlich teurer, als einzelne Transistoren.

von Niklas T. (niklas01)


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> Was willst du da mit einem 8-Kanal Treiber, den es nicht einmal als SMD gibt?

Je mehr Kanäle, desto besser:) Der ESP32 hat z.B. 16 PWM Ausgänge. Damit 
kann ich 5 RGB LEDs bzw. Stripes kontrollieren. Wenn ich das mit MOSFETs 
umsetze brauch ich 15 Transistoren, und 30 Widerstände. Wobei ich gerade 
denke, dass bipolare Transistoren vlt. besser für meinen Anwendungsfall 
geeignet sind.

Ein IC, welches mehrere Transistoren ersetzt, am besten mit integrierten 
Vorwiderständen, würde mir auch gefallen. Also ein ULN2803A ohne 
Darlington.

von Wolfgang (Gast)


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Niklas T. schrieb:
> Wenn ich es richtig sehe, kann man dies z.B. mit dem IRLB 8721 und
> 330 Ohm Vorwiderständen umsetzen (zumindest bis 2A).

Hast du dir mal die Ausgangskennlinie angeguckt?
Um bei dem IRLB8721 in den niederohmigen Bereich zu kommen, musst du 
deutlich mehr als 3.3V aufbringen. Mit einem IRF3707 o.ä. hättest du da 
deutlich bessere Karten, auch wenn der für deinen Strom hoffnungslos 
überdimensioniert wäre. Bei deinen 500mA reicht möglicherweise schon ein 
IRLML2402.

von Niklas T. (niklas01)


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Hallo Stefan,

> Die übliche Logik IC's sind Baurat
bedingt nicht so hoch belastbar.

Sehe ich das richtig, dass die Querschnitte der Leitungen innerhalb 
eines ICs zu groß wären, um den Gesamtstrom zu verarbeiten? Oder hat das 
andere Gründe?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Niklas T. schrieb:
> Wobei ich gerade
> denke, dass bipolare Transistoren vlt. besser für meinen Anwendungsfall
> geeignet sind.

Bei 500mA?: Nein

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Niklas T. schrieb:
> Sehe ich das richtig, dass die Querschnitte der Leitungen innerhalb
> eines ICs zu groß wären, um den Gesamtstrom zu verarbeiten?

Anders herum: Die üblich Bonding Drähte und Leiterbahnen auf dem 
Kristall wären zu dünn, um 8x 500mA zu vertragen.

von Wolfgang (Gast)


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Niklas T. schrieb:
> ein 12v RGB Led Band

Niklas T. schrieb:
> Je mehr Kanäle, desto besser:)

Ja was denn nun?

Niklas T. schrieb:
> 30 Widerstände

Jeweils 4 oder 8 oder notfalls auch mehr Widerstände findest du in einem 
Array. Da hält sich der Aufwand in Grenzen.

von Niklas T. (niklas01)


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Hallo Wolfgang,

> Hast du dir mal die Ausgangskennlinie angeguckt?
Ja hab ich:
https://www.infineon.com/dgdl/irlb8721pbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153566056732591
Fig. 3 sagt mir bei 25° und 3V V_GS etwas über 3A I_D. Oder sehe ich das 
falsch?

> Die üblich Bonding Drähte und Leiterbahnen auf dem Kristall wären zu dünn,
> um 8x 500mA zu vertragen.
Alles klar, damit weiß ich, dass es kein fertiges IC gibt.

> Jeweils 4 oder 8 oder notfalls auch mehr Widerstände findest du in einem
> Array. Da hält sich der Aufwand in Grenzen.
Danke für die Idee mit den Widerstand ICs! Ich glaube das in Kombination 
mit den richtigen FETs gefällt mir.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Niklas T. schrieb:
> Sehe ich das richtig, dass die Querschnitte der Leitungen innerhalb
> eines ICs zu groß wären, um den Gesamtstrom zu verarbeiten?

Das könnte man schon passend machen.


> Oder hat das andere Gründe?

Man müsste mehrere (4/6/8..) Dies verbauen, und das lohnt sich einfach 
nicht. Es gibt einzelne oder doppelte MOSFETs in so kleinem SMD-Gehäuse, 
die sind dann einfach flexibler.

von Wolfgang (Gast)


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Niklas T. schrieb:
> Fig. 3 sagt mir bei 25° und 3V V_GS etwas über 3A I_D. Oder sehe ich das
> falsch?

Für die Verlustleistung/Kanalwiderstand interessiert dich aber U_DS. 
Außerdem sind das nur typische Werte, d.h. du musst noch mit deutlichen 
Exemplarsteuungen rechnen.

von Manfred (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Anders herum: Die üblich Bonding Drähte und Leiterbahnen auf dem
> Kristall wären zu dünn, um 8x 500mA zu vertragen.

Unsinnige Diskussion. Auch Du solltest schon wissen, dass der ULN2803 
zwar 500mA pro Kanal schaltet, aber nicht auf allen Kanälen gleichzeitig 
tragen kann.

Es ist vollkommen egal, wie dick die Bonddrähte sind, das DIL-18 oder 
SOT-18 bekommt die Wärme nicht weg. Für mehr als ein paar Kleinrelais 
ist der ULN eine dusselige Idee.

Ich hatte mehrere (teure) I/O-Karten mit abgedampftem ULN auf dem Tisch, 
und das, obwohl der Kartenhersteller diese nur je zur Hälfte belegt.

von Jörg R. (solar77)


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Niklas T. schrieb:
> Sehe ich das richtig, dass die Querschnitte der Leitungen innerhalb
> eines ICs zu groß wären, um den Gesamtstrom zu verarbeiten? Oder hat das
> andere Gründe?

Wenn, dann wären sie eher zu klein;-)

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Manfred schrieb:
> Unsinnige Diskussion. Auch Du solltest schon wissen, dass der ULN2803
> zwar 500mA pro Kanal schaltet, aber nicht auf allen Kanälen gleichzeitig
> tragen kann.

Ach was! Deswegen habe ich ja geschrieben, dass 8x 500 mA in einem Chip 
dieser Bauart nicht gehen.

: Bearbeitet durch User
von Niklas T. (niklas01)


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Ich glaube nun, dass es besser ist eine Pegelwandlung auf z.B. 5V 
durchzuführen, und dann die MOSFETs anzuschließen. Ich habe dazu einen 
neuen Thread erstellt:
Beitrag "74HCT04 als Treiber für MOSFET mit geringer Gate-Kapazität"

Danke übrigens für die schnellen Antworten.

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