Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik BD139 NPN schaltet nicht (wird heiß) - warum?


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von Rene M. (sanduhrgucker)


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Hallo @all,

ich versteh das nicht. Laut meiner Recherche (unter anderem hier im 
Forum) sollte es doch alles klappen:
Der NPN Transistor BD139 hängt mit 1K Gatewiderstand an der Basis am I/O 
vom Arduino Uno, Emitter auf Masse und Kollektor zum Verbraucher nach 
VCC.

VCC kommt aus 4* AA 1,5V Baterien, der Verbraucher ist der 
Magnetschalter (HS-0530B DC 6V 1A 5N):
https://www.amazon.de/gp/product/B07MM131FS/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o00_s00?ie=UTF8&psc=1

Der Transistor schaltet aber nicht, sondern wird nur heiß.
Hab ich was vergessen?

Bin für jeden Tip dankbar!

Gruß Rene´


PS: Ich hab leider nur BD139'er und würde wohl vor Weihnachten auch 
keine anderen mehr (zu einem vernünftigen Preis) bekommen.

: Verschoben durch Moderator
von Elliot (Gast)


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Rene M. schrieb:
> Der Transistor schaltet aber nicht, sondern wird nur heiß.

Basisstrom zu klein. Der BD139 ist für 1A nicht brauchbar, hat da keine 
Stromverstärkung mehr.

von re (Gast)


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Rene M. schrieb:
> Laut meiner Recherche (unter anderem hier im
> Forum) sollte es doch alles klappen:

(1) Der Minuspol der Batterie sollte ebenfalls mit Masse verbunden sein.

(2) Eine Freilaufdiode parallel zum Magnetschalter wäre wohl auch nötig. 
Aber das ist nicht der Grund für das Heißwerden.

(re)

von Axel R. (axlr)


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Basis Emitter vertauscht?

von HildeK (Gast)


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Rene M. schrieb:
> Der Transistor schaltet aber nicht, sondern wird nur heiß.
> Hab ich was vergessen?

Ja, dass der BD139 (welcher ist es überhaupt, der -10 oder -16?) für 1A 
Kollektorstrom wenigstens 50mA Basisstrom benötigt. Den liefert der 
Arduino nicht! Und auch eine andere 5V-Quelle liefert nur 5mA bei 1k 
Basisvorwiderstand.

Abgesehen davon:
- GND-Symbol an E, und wo noch? So hängt E in der Luft.
- AA-Batterien für 1A, lange geht das nicht ...

von Wolfgang (Gast)


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Rene M. schrieb:
> Laut meiner Recherche (unter anderem hier im
> Forum) sollte es doch alles klappen:

Dann zeichne doch mal einen Schaltplan, der entgegen der reinen 
Begrifflichkeit nicht nur die geschalteten Verbindungen zeigt, sondern 
das Ganze auch in einer übersichtlichen Form unter Abstraktion in Form 
von Schaltzeichen.

Bei deiner Recherche ist dir soetwas bestimmt auch begegnet.

In welcher Beziehung steht der Arduino zum Rest der Schaltung?
Ist der auch irgendwie mit Masse verbunden?

> Der Transistor schaltet aber nicht, sondern wird nur heiß.
Wird er auch heiß, wenn du ihn mit Masse ansteuerst?

Vielleicht ist er dann schon tot

Bei deinem Magnetschalter solltest du prüfen, ob der eine Freilaufdiode 
enthält, was eher selten der Fall ist. Sonst musst du eine externe 
verwenden, damit dein Transistor beim Abschalten nicht durch 
Induktionsspannungen stirbt.

von re (Gast)


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HildeK schrieb:
> Ja, dass der BD139 (welcher ist es überhaupt, der -10 oder -16?) für 1A
> Kollektorstrom wenigstens 50mA Basisstrom benötigt.

Mein Datenblatt spricht von \beta>50 bei 1A, da könnte es mit den 40mA, 
die ein AVR liefern darf eigentlich noch so hinkommen.


Rene M. schrieb:
> Ich hab leider nur BD139'er

... naja, wenn das so ist, dann nimmt man eben noch einen zweiten davon 
zum Verstärken des Basisstroms. Ja, ist dreckig, aber wenn sonst nix in 
der Bastelkiste liegt...


@TO: Dass die Anschlussreihenfolge des BD139 in der Handskizze von der 
Reihenfolge im Datenblatt abweicht (Basis ist ganz rechts), ist 
berücksichtigt?

(re)

von HildeK (Gast)


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re schrieb:
> Mein Datenblatt spricht von \beta>50 bei 1A, da könnte es mit den 40mA,
> die ein AVR liefern darf eigentlich noch so hinkommen.

Onsemi, abgelesen in der typischen Kurve? Könnte gehen, muss aber nicht.

An anderer Stelle steht für 2V Restspannung und 0.5A, dass hFE min. 25 
sei.
Und bei 50mA Basisstrom für 500mA Kollektorstrom garantiert man dann 
max. 0.5V UCEsat. Man rechnet mit hFE=10! Für 1A ist das sicher nicht 
besser! Und, 2V Restspannung ist zu viel für einen Aktor, der mit 6V aus 
einer bestenfalls 6V-Quelle betrieben werden soll. Die Batterien werden 
sehr schnell nur noch 5V oder weniger abliefern.

Mit 40mA plagst du den AVR aber schon ganz schön. Aber die muss er bei 
1k Basiswiderstand ja gar nicht liefern 😀, also das ist nicht das 
Problem.

Ich folgere: die falsche Transistorwahl, an die Stelle gehört ein 
nMOSFET und kein bipolarer Leistungstransistor. Das geht dann mit einem 
im SOT-23-Gehäuse, der kalt bleibt. Und kein SOT-32, das zumindest gut 
warm wird ...

von Elliot (Gast)


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re schrieb:
> Mein Datenblatt spricht von \beta>50 bei 1A

Ein anderes spricht von null.

von HildeK (Gast)


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Elliot schrieb:
> Ein anderes spricht von null.

Und das, obwohl unter Features genannt wird (1. Seite), dass er 1.5A 
kann. Naja, vielleicht gibt es Philips deshalb nicht mehr als 
Halbleiterhersteller.

von re (Gast)


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HildeK schrieb:
> Ich folgere: die falsche Transistorwahl, an die Stelle gehört ein
> nMOSFET und kein bipolarer Leistungstransistor.

Selbstverständlich, keine Frage. Aber das hat der TO ausdrücklich 
ausgeschlossen.


HildeK schrieb:
> [...] Könnte gehen, muss aber nicht.
> [...]  Mit 40mA plagst du den AVR aber schon ganz schön.

D'accord, ist auf Kante genäht und - da hast Du recht - jenseits der 
Seriösität.

Man kann aber immer noch mehrere IOs mit je 270 Ohm parallelschalten und 
sich so den benötigten Basisstrom zusammenklauben.


HildeK schrieb:
> Ich folgere: die falsche Transistorwahl,

ja.


(re)

von Elliot (Gast)


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HildeK schrieb:
> Und das, obwohl unter Features genannt wird (1. Seite), dass er 1.5A
> kann.

Das Diagramm zeigt ja nur die typische Kurve, vielleicht fielen ja auch 
ein paar an, die bei 1,5A noch verstärkten.

von Georg M. (g_m)


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Rene M. schrieb:
> Gatewiderstand an der Basis

Diskrepanz.

von Mark S. (voltwide)


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Wenn der BD139 bei 1A nicht heiß werden soll, kannst Du vlt 0,3W drin 
verbraten - ergo dürfen bei 1A max 0,3V entfallen. Ein Blick ins 
Datenblatt verrät dass das bei endlichem Basisstrom nicht funktionieren 
wird.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Eigentlich haben ich und einige andere dem TO nicht erklärt, warum er 
heiß wird, sondern nur, was an der Schaltung nach w.c. Betrachtungen 
nicht gehen kann.

Tatsächlich hat er gut 4mA Basisstrom zur Verfügung gestellt. Bei einem 
guten Transistorexemplar wird dann u.U. hFE immer noch über 100 liegen, 
so dass auch ein halbes Ampere fließen könnte. In dem Fall teilen sich 
dann die 6V schön brav je zur Hälfte auf den Transistor und den 
Magnetschalter auf und die Verlustleistung am Transistor beträgt im 
schlechtesten Fall 1.5W.
Damit wird er sehr heiß ohne Kühlkörper. Und der Schalter schaltet 
trotzdem nicht.

von re (Gast)


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HildeK schrieb:
> Eigentlich haben ich und einige andere dem TO nicht erklärt, warum er
> heiß wird,

Eigentlich hat sich der TO bisher auch noch zu keiner einzigen Rückfrage 
geäußert, die zu einer etwas genaueren Beratung führen könnte:

(1) Mögliche Vertauschung von B und E?
(2) Masseanschluss am Batteriepack?
(3) Freilaufdiode vorhanden?
und indirekt gefragt:
(4) Wieviel Spannung fällt tatsächlich an der CE-Strecke ab?
(5) Was passiert mit mehr Basisstrom (z.B. 20mA)?

Warten wir doch erstmal mal ab, bis der TO wieder Internetzugang hat.


(re)

von Wolfgang (Gast)


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HildeK schrieb:
> Tatsächlich hat er gut 4mA Basisstrom zur Verfügung gestellt. Bei einem
> guten Transistorexemplar wird dann u.U. hFE immer noch über 100 liegen,
> so dass auch ein halbes Ampere fließen könnte.

Aber nicht, wenn der "Basisstrom" in den Emitteranschluss fließt.
Oder sollte das Bild den Transistor von der Rückseite zeigen?

Rene M. schrieb:
> IMG_20201211_142418.jpg

von Gerald K. (geku)


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Ich würde es mit einen BD139 (rechter Transistor) in 
Darlington-Schaltung probieren.

https://de.wikipedia.org/wiki/Darlington-Schaltung

von Rene M. (sanduhrgucker)


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UI! Das ging aber fix! Vielen Dank für die vielen Tipps!

Vielleicht hätte ich noch erwähnen sollen, dass meine 
Elektronik-Basteleien auf totalem Laienwissen beruhen. Ich 
lese/überfliege zwar stehts Datenblätter, dank fehlendem 
eTechnik-Studium muss ich "UCEsat" und "hFE" aber passen.

Zu den Fragen:
1.) B+E vertauscht war schonmal richtig. Ich habe eine LED 
Blink-Schaltung auf einem Breadboard gesteckt und es funktionierte auf 
anhieb. Markierung/Aufdruck gabs bei meinem Bauteil nicht. Zurück in der 
richtigen Schaltung funktioniert es aber weiterhin nicht.

2.) Freilaufdiode habe ich nicht dran. -> auf Wunschzettel vermerkt.

3.) Minuspol der Batterie ist mit Masse verbunden.

4.) Der Arduino ist mit der gleichen Masse verbunden wie die Batterie. 
Der I/O selbst ist (noch) in Ordnung und schaltet auch.

5. Diese Schaltung besteht aus einem Arduino-UNO, einem 
eingabe-matrixfeld (keypad), einem buzzer, zwei LED und einem 16x2 LCD 
Display. Es soll mit vollen Batterien einmalig ca 4h laufen. Danach wird 
das ganze Gerät entsorgt bzw recycled.

6. weitere I/O zum anzapfen habe ich leider nicht frei, die anderen 
Spannungen kann ich erst nächste Woche messen, wenn ein neues Multimeter 
eintrifft :-(

Mir scheint eure Äußerungen sind unisono dahingehend, dass ich besser 
ein anderes Bauteil zum direkten Schalten nehme. Habt ihr da vielleicht 
einen konkreten Tipp?

Gruß Rene´

von Elliot (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Ich würde es mit einen BD139 (rechter Transistor) in
> Darlington-Schaltung probieren.

Nein, keinen Darlington! Der hat eine zu hohe Sättigungsspannung. Besser 
den Kollektor des ersten Transistors direkt an die +6V legen.

von HildeK (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Aber nicht, wenn der "Basisstrom" in den Emitteranschluss fließt.

Bei solchen 'Schaltbildern' ist mir die Kontrolle zu aufwändig. Zumal, 
wie du richtig sagst, das ja auch die Rückseite sein könnte.

Gerald K. schrieb:
> Ich würde es mit einen BD139 (rechter Transistor) in
> Darlington-Schaltung probieren.

Nicht Darlington, sondern dann diese Variante, sonst fehlt dir noch mehr 
an  der Last:
1
                +---------o---------o
2
               .-.        |
3
               | |        |
4
           68R | |       .-.
5
               '-'       | |
6
                |        | |  Last
7
                |        '-'
8
      ___     |/          |
9
   o-|___|----|           |
10
              |>          |
11
                |       |/
12
                '-------|
13
                        |>
14
                          |
15
                          |
16
   o----------------------o-------o
17
                          |
18
                         ===
19
                         GND
20
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

von re (Gast)


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Rene M. schrieb:
> Mir scheint eure Äußerungen sind unisono dahingehend, dass ich besser
> ein anderes Bauteil zum direkten Schalten nehme. Habt ihr da vielleicht
> einen konkreten Tipp?

HildeK schrieb:
> an die Stelle gehört ein
> nMOSFET und kein bipolarer Leistungstransistor.

Im Grunde würde ein sogar ein irlml2502 reichen, aber wenn Du da einen 
Fehler machst, der Verlustleistung entstehen lässt, hast Du ihn recht 
schnell gegrillt.

Auch wenn der hier etwas Overkill ist, nehme ich als Persönlichen 
Universaltypen gern IRL3803, weil es dem auch nix ausmacht, wenn ein 
Motor mal ein paar Dutzend Ampere Anlaufstrom hat.


YMMV.

Wichtig für Dich ist, dass es ein Logic-Level MOSFET ist, dessen R_DS 
für Spannungen unterhalb von 5V spezifiziert ist.



(re)

von michael_ (Gast)


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Ob mit BD139 oder FET, die armen 4xAA gehen doch gnadenlos in die Knie.
Wenn der Magnetschalter anziehen soll.

von re (Gast)


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michael_ schrieb:
> die armen 4xAA gehen doch gnadenlos in die Knie.

Naja, solange die neu sind, geht das schon. Gerade bei willkürlich 
gegriffenen Discounterzellen nachgemessen: 15A KS-Strom; da fehlt 
höchstens ein halbes Volt, wenn man gute Kontakte hat.

Notfalls eben stärkere.


Rene M. schrieb:
> Es soll mit vollen Batterien einmalig ca 4h laufen.

Da das Geheimprojekt wie ein Codeschloss (oder sowas) aussieht, vermute 
ich auch eher keine 4h Dauerbetrieb für die 1A.

(re)

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

der kleine BD139 ist ungeeignet für 1A. Dafür bräuchte es mehrere. Der 
relativ starke Hubmagnet kann ohne Freilaufdiode noch mehr Schaden 
anrichten. Aber aus Schaden lernt man.


mfG

von hinz (Gast)


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Rene M. schrieb:
> 2.) Freilaufdiode habe ich nicht dran. -> auf Wunschzettel vermerkt.

Falls keine im Haus ist, aber ausreichen BD139: Die 
Basis-Kollektor-Strecke lässt sich als Diode verwenden.

von Gerald K. (geku)


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re schrieb:
> Wichtig für Dich ist, dass es ein Logic-Level MOSFET ist, dessen R_DS
> für Spannungen unterhalb von 5V spezifiziert ist.

Schaltschwelle bei der halben Spannungsversorgung.

von ACDC (Gast)


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Rene M. schrieb:
> Es soll mit vollen Batterien einmalig ca 4h laufen. Danach wird
> das ganze Gerät entsorgt bzw recycled.

Dann sollten wir hier keinerlei weitere Hilfestellung geben um Müll zu 
erzeugen.

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