Hallo,
ich möchte an einen CMOS-Ausgang (HEF4081BT 4 x Und-Gatter) eine
100mA IR-Diode anschließen, was vermutlich nicht funktionert,
wenn ich die Diode direkt an den CMOS-Ausgang anschließe.
Das Datenblatt des HEF4081BT habe ich mir schon angesehen, aber ich habe
zu wenig Erfahrung, um dort herauszulesen, wieviel Strom die
CMOS-Ausgänge maximal liefern.
Meine Frage:
Schließe ich an den CMOS-Ausgang einfach einen Transistor (bspw. BC817)
an oder müsste ich eine Darlington Stufe nehmen?
Oder ganz anders? Wie sieht die Lösung nach Stand der Technik aus?
Dennis K. schrieb:> ich möchte an einen CMOS-Ausgang (HEF4081BT 4 x Und-Gatter) eine> 100mA IR-Diode anschließen, was vermutlich nicht funktionert,> wenn ich die Diode direkt an den CMOS-Ausgang anschließe.
Richtig, das kann der nicht.
> Das Datenblatt des HEF4081BT habe ich mir schon angesehen, aber ich habe> zu wenig Erfahrung, um dort herauszulesen, wieviel Strom die> CMOS-Ausgänge maximal liefern.
Als Grenzdaten steht da 10mA drin. Davon muss man aber weg bleiben. An
anderer Stelle stehen Pegelangaben für HIGH oder LOW, wenn ein gewisser
Strom fließt, so dass man weiß, wie weit die Spannung bei dem genannten
Strom nachgibt. Das hängt auch von der Versorgungsspannung ab. Trotzdem
sind die Ströme nicht viel größer als 1-2mA; bei VCC=15 etwas mehr, bei
VCC=5V weniger. Die Frage ist: wird das Signal auch noch auf einen
Logikeingang gehen? Denn dann muss man mit dem HIGH- bzw. LOW-Level
etwas vorsichtiger sein und möglichst wenig Strom entnehmen. Wenn du nur
den Transistor ansteuerst, dann darf die Ausgangsspannung auch mal etwas
mehr nachgeben.
> Meine Frage:> Schließe ich an den CMOS-Ausgang einfach einen Transistor (bspw. BC817)> an oder müsste ich eine Darlington Stufe nehmen?> Oder ganz anders? Wie sieht die Lösung nach Stand der Technik aus?
Mit dem 817-40 wirst du klar kommen.
Ich selber würde unter den Bedingungen einen kleine nMOSFET nehmen.
Selbes Gehäuse wie der 817, aber eben keine statische Last auf den
Ausgang.
Danke für deine Antwort, das bestätigt meine Beobachtungen und
Überlegungen.
HildeK schrieb:> Ich selber würde unter den Bedingungen einen kleine nMOSFET nehmen.> Selbes Gehäuse wie der 817
Hättest du einen konkreten Tipp? Würde BSS138 passen?
Der HEF4081 ist mit 3,3Vversorgt.
Die IR-LED ist auf der Highside ebenfalls mit 3,3V verbunden.
Im aktuellen Layout ist ein BC817 als Lowside-Switch für die IR-Diode
verbaut. Die IR-Diode ist mit 36kHz getaktet.
Die Basis des BC817 ist über 1kOhm mit dem Ausgang des UND-Gatters
verbunden. Allerdings schafft der Ausgang so schon seine 3,3V (High)
nicht mehr und der Transistor wird nicht in die Sättigung getrieben. Die
IR-LED bekommt nur ca. 50mA.
Am besten wäre es, wenn ich anstelle des BC817 einen kompatiblen MOSFET
einsetzen könnte, ansonsten müsste ich meine Leiterplatte nochmal ändern
(auch nicht schlimm, ist nur Hobby, aber vielleicht komme ich ja um die
Änderung herum).
Dennis K. schrieb:> Die Basis des BC817 ist über 1kOhm mit dem Ausgang des UND-Gatters> verbunden. Allerdings schafft der Ausgang so schon seine 3,3V (High)> nicht mehr und der Transistor wird nicht in die Sättigung getrieben. Die> IR-LED bekommt nur ca. 50mA.
Heute sind in FB 2x AAA drin.
Also ca. 2V und es funktioniert wunderbar.
Warum hast du 3,3V?
Schaltung?
michael_ schrieb:> Warum willst du das ändern?> Das ist die millionenfach bewährte Standardschaltung für> Fernbedienungen.
Ja das dachte ich auch. Aber der Basisstrom wird von einem Logik-Gatter
HEF4081 zur Verfügung gestellt. Der kann aber nicht genug Strom liefern
für den BC817. Ergebnis: IR-LED zu schwach / zu wenig Reichweite.
Hast du noch eine andere Spannung als 3V3? z.B. ungeregelt vor
3V3-Regler
Welchen Vorwiderstand hast du für die LED?
IR Fernbedienungen mit 9v Batterie verwenden oft eine Stromquelle am
Ausgang bestehend aus einem NPN mit Basis an dig. Ausgang und Widerstand
am Emitter zur Einstellung des Stromes. Die LED hängt dann an 9V, der
Rest an z.B. 5V.
michael_ schrieb:> Sehe gerade, der BC817 ist NPN.> Du brauchst einen PNP.
Nicht, wenn der NPN als Emitterstufe geschaltet ist und somit die IR-LED
zwischen +Ub und Kollektor ist.
HildeK schrieb:> Für 3V geht der BSS138 nicht, für 5V schon
Steile These.
Bloss weil an 5V manche Leute einen BSS138L benutzen, heisst das nicht
dass ein BSS138 ohne L zuverlässig funktioniert.
Ist ja nun auch nicht so, dass die 100mA nur knapp über 0 für den MOSFET
liegen so dass schon partielles Aufsteuern reichen würde.
Habe hier gerade eine rumliegen, von einem Kofferradio.
Ist ein S9013 G NPN drin.
G ist die niedrigste Stromverstärkung ca.150.
Und ein Reihenwiderstand von 1Ohm.
Oft ist gar kein solcher R verbaut.
MaWin schrieb:> Steile These.>> Bloss weil an 5V manche Leute einen BSS138L benutzen, heisst das nicht> dass ein BSS138 ohne L zuverlässig funktioniert.
Also mein Datenblatt
(https://www.mouser.de/ProductDetail/ON-Semiconductor-Fairchild/BSS138?qs=HK%252BeIG1iaahCeqBvjB4arg%3D%3D)
sagt, dass der BSS138 (von ON, ohne L) mit 4.5V UGS typ. 1Ω RDS_on hat
bei ID=0.22A. So viel zur 'steilen These'!
Zudem hatte ich ihm bessere Alternativen genannt.
Aber inzwischen ist geklärt: der TO verwendet 3.3V und somit ist der
BSS138 nicht mit dabei.
Und zudem, wenn er mit 36kHz arbeitet, ist der HEF4081 mit 3.3V als
Quelle ggf. zu schwach, um einen MOSFET schnell anzusteuern. Mehr Strom
liefern sie bei höherer Spannung.
Dennis K. schrieb:> Die Basis des BC817 ist über 1kOhm mit dem Ausgang des UND-Gatters> verbunden. Allerdings schafft der Ausgang so schon seine 3,3V (High)> nicht mehr und der Transistor wird nicht in die Sättigung getrieben. Die> IR-LED bekommt nur ca. 50mA.
Der Ausgang des UND liefert nur wenig Strom bei einer Versorgung mit
3.3V. Auch den Basiswiderstand kannst du noch halbieren oder vierteln.
Dann wird zwar der HIGH-Pegel noch kleiner, aber das ist egal. Hier wäre
ein 74LVC08 oder evtl. auch schon ein 74HC08 besser.
Zudem hat der Transistor natürlich immer eine Restspannung an CE.
Reduziere den Vorwiderstand der LED etwas. Und als BC817 solltest du den
BC817-40 verwenden mit mehr Stromverstärkung.
Wie gesagt, man muss schauen, ob ein FET mit dem geringen Strom bei
36kHz noch schnell genug schaltet. Kann sein, kann auch nicht sein. Dann
ist der NPN besser.
Ich löse mal auf - es gab letztlich zwei Probleme, wie sich gezeigt hat.
Ich habe den BC817 gegen einen BSS138 ausgetauscht. Der Footprint auf
der Leiterplatte ist identisch. Der BSS138 wird vom HEF4081
(Und-Ausgang) angesteuert. Dadurch, dass der BSS138 den HEF4081 Ausgang
kaum belastet, erreicht der HEF4081 am Ausgang nun auch wieder 3,3V. Der
BSS138 wird also mit 3,3V angesteuert.
Nun fließen auch die 100mA durch die IR-Diode.
Problem 1 also gelöst.
Problem 2: Dennoch war die Reichweite zu gering bzw nicht vorhanden.
Ich habe also den Vorwiderstand der IR-LED nochmal abgesenkt, sodass nun
ca. 200mA fließen, (RC5 Code 36kHz).
Diese Kombination funktioniert nun und es stellt sich in etwa die
gleiche Reichweite wie bei der Serien-IR-Fernbedienung ein.
Rdson ist bei 3,3V ca. 1,1 Ohm
Ab Ugs=2,5V können mind. 500mA fließen
Das erscheint mir mehr als ausreichend.
Dennis K. schrieb:> Ab Ugs=2,5V können mind. 500mA fließen
Bist du sicher, dass du einen BSS138 hast?
Die Grenzdaten (cont.) sind für ID 220mA und das erst bei UGS=4.5V mit
typ. 1Ω für RDS_on. Bei 2.5V ist gar nichts spezifiziert.
Oder du hast einfach ein edles Exemplar erwischt, nicht reproduzierbar
mit einem anderen Exemplar ....
Die Diagramme geben die typischen Eigenschaften an. Das ist nicht die
Spezifikation für den Schaltbetrieb. Du hast dann auch typ. 1V
Spannungsabfall an DS.
Wenn man schalten will (wie bei einer PWM), muss man sich an der Zeile
in der Tabelle darüber orientieren; da steht
Static Drain-Source On-Resistance max. 3.5Ω @ UGS=10V.
In dem Diodes-Datenblatt sind keine Werte für kleinere GS-Spannungen
angegeben. In dem von mir verlinkten ON-Datenblatt gibt es immerhin eine
Angabe für UGS=4.5V mit dann max. 6Ω RDS_on.
Schön, und vermutlich auch notwendig beim Betrieb mit dem schwachen
CMOS-Gatter, ist an dem BSS138 seine kleine Eingangskapazität, die hat
in dem Maße auch der genannte FDV303. Bei diesem ist auch für 2.7V UGS
ein max. RDS_on garantiert.
Abgesehen davon: im Diodes-DB ist nirgends ein Drainstrom von 500mA
spezifiziert; die Grenzdaten sagen 200mA! Auch wenn die Kurven bis 500mA
gehen, für Dauerstrom gilt es jedenfalls nicht und für Pulse fehlen die
notwendigen Angaben.
Im ON-Datenblatt ist immer ein Pulsbetrieb mit max. 0.88A als Grenzwert
angegeben, allerdings ohne auch hier die zulässige Pulsdauer und
Pulsfrequenz näher zu benennen. Ich würde da mal von einem quasi
einmaligen Puls (naja, 1s Wiederholrate schon) mit <<1ms ausgehen ...
