Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik (S) PNP-Transistorarray


von Ralph S. (jjflash)


Lesenswert?

Ich möchte  soll  muss 24 Elektromagnete schalten, deren erlaubte 
Spannung zwischen 16V und 19V betragen und deren Strom 200 mA beträgt. 
Diese Spulen müssen zwingend gegen GND geschaltet sein.

In erster Lösung habe ich das mit diskreten BCP53-16 PNP-Transistoren 
erledigt, nur leider wird dadurch die Platine "etwas" groß.

Kennt jemand / gibt es ein Transistorarray oder eine Treiberstufe die 
das ganze integriert hat und bei der im übelsten Fall alle Magnete 
angesprochen werden können?

Alternativ hierfür für eine 2 Steuerungsanwendung einen weniger 
leistungsintensiven Baustein, bei der nur 2 Elektromagnete angefahren 
werden?

Viele Grüße,

Ralph

: Verschoben durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

3 x TD62783AP = UDN2981 = UTC62783

von Frank O. (fop)


Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> Diese Spulen müssen zwingend gegen GND geschaltet sein.
Wenn Du das so schreibst, lese ich da : ein Ende der Relaisspule hängt 
immer an der positiven Versorgungsspannung und das andere Ende wird nur 
mit Masse verbunden, wenn das Relais anziehen soll.

Dabei betreibt man den Transistor am liebsten in Emitterschaltung. Und 
das nach dem Motto alles oder nix, damit der Transistor möglichst wenig 
Verlustleistung abbekommt.

Dazu würde man aber NPN-Transistoren nehmen.

Wo habe ich da in Deiner Frage was falsch verstanden oder falsch hinein 
interpretiert ?

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> 3 x TD62783AP = UDN2981 = UTC62783

Also ich glaube nicht, daß er damit 8x200mA gleichzeitig schalten kann, 
ohne daß der IC dabei verglüht.

Da wäre der MMPQ2907A vermutlich dann doch besser, auch wenn er dabei 
doppelt soviele ICs braucht, und zusätzlich entsprechende 
Treiberschaltung..

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


Lesenswert?


von Ralph S. (jjflash)


Lesenswert?

Frank O. schrieb:
> Wenn Du das so schreibst, lese ich da : ein Ende der Relaisspule hängt
> immer an der positiven Versorgungsspannung und das andere Ende wird nur
> mit Masse verbunden, wenn das Relais anziehen soll.

Da habe ich mich wohl  "falsch" ausgedrückt. Mit "gegen GND geschaltet" 
meine ich, dass die Spule fest mit GND verbunden ist (verschaltet ist). 
Natürlich wird der Spule die Betriebsspannung hinzugeschaltet (nicht der 
GND weggeschaltet) und der Transistor in Emitterschaltung betrieben 
(weswegen es PNP-Transistoren sein müssen)

Michael B. schrieb:
> 3 x TD62783AP = UDN2981 = UTC62783

Die werde ich ausprobieren für den zweiten Anwendungsfall, dass im 
Worst-Case nur 2 Magnete bestromt werden. Vielen Dank für die Typen.

Für den Fall 1 (bei dem alle Magnete gleichzeitig bestromt werden 
können) glaube ich wie Jens nicht, dass dieser Chip 8x200mA überlebt.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> Für den Fall 1 (bei dem alle Magnete gleichzeitig bestromt werden
> können) glaube ich wie Jens nicht, dass dieser Chip 8x200mA überlebt.

Wenn 0,7V Spannungsabfall nichts ausmachen, dann mit einem Transistor 
auf Komplementärdarlington erweitern.

von Ralph S. (jjflash)


Lesenswert?

Dieter D. schrieb:
> Wenn 0,7V Spannungsabfall nichts ausmachen, dann mit einem Transistor
> auf Komplementärdarlington erweitern.

Na ja, mit Transistor funktioniert es ja schon, mir geht es ja um einen 
Chip der das kann...

H. H. schrieb:
> 
https://eu.mouser.com/ProductDetail/Toshiba/TPD2015FNL1FS?qs=vvQtp7zwQdOcXbV9t3%2FNhg%3D%3D
>
> Ähnliches gibts auch von einigen anderen Herstellern.

Den habe ich mir jetzt angeschaut (TDP2015), aber ich werde aus dem 
Datenblatt nicht schlau. Ich finde keine Angabe für einen maximal Strom. 
Einzig finde ich "over current protection" von min. 1A und typ. 1,8A. 
Heißt wohl, dass er hier abschaltet und bei 8 * 0,2A wären das 1,6A und 
dann nicht garantiert dass er das kann (leider). Hätte mir gut gefallen 
(auch wenn es eines aufklebbaren Kühlkörpers bedurft hätte).

Suche ich weiter. Andererseits bin ich nicht mehr davon überzeugt, dass 
das mit Chips auf der Platinenfläche wirklich kleiner wird und bin 
testweise am Routen mit diskreten SMD Transistoren wie das dann aussieht 
im vgl. zu 3 größeren Chips.

von H. H. (Gast)


Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> Den habe ich mir jetzt angeschaut (TDP2015), aber ich werde aus dem
> Datenblatt nicht schlau. Ich finde keine Angabe für einen maximal Strom.
> Einzig finde ich "over current protection" von min. 1A und typ. 1,8A.
> Heißt wohl, dass er hier abschaltet und bei 8 * 0,2A wären das 1,6A und
> dann nicht garantiert dass er das kann (leider). Hätte mir gut gefallen
> (auch wenn es eines aufklebbaren Kühlkörpers bedurft hätte).

Hast du völlig falsch verstanden. Gehe zurück auf Los!

von Enrico E. (pussy_brauser)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Der Darlington hat eine Dropspannung von mindestens 1,4V. Bei 1,6A im 
Worst Case, sind das über 2 Watt Verlustleistung, die als Wärme vom 
Package abgeführt werden müssen.

von Lu (oszi45)


Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> muss 24 Elektromagnete schalten

Falls diese gleichzeitig schalten könnten, würde ich Einzeltransistoren 
bevorzugen, auch wenn Ihr mich Rotkopf schimpft. Böse Abschaltspannungen 
und andere Ausfälle wie verschmorte Spulen erfordern einen 
wartungsfreundlichen Aufbau!

von Ralph S. (jjflash)


Lesenswert?

H. H. schrieb:
> Hast du völlig falsch verstanden. Gehe zurück auf Los!

okay, ich gehe zurück auf Los! Erkläre es mir bitte.

von H. H. (Gast)


Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Hast du völlig falsch verstanden. Gehe zurück auf Los!
>
> okay, ich gehe zurück auf Los! Erkläre es mir bitte.

500mA pro Kanal, auf allen Kanälen gleichzeitig!

Wenn weniger Kanäle belastet werden: bis zu 1A pro Kanal.

Es hängt natürlich auch von der Umgebungstemperatur ab...

von Gerhard O. (gerhard_)


Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> Ich möchte  soll  muss 24 Elektromagnete schalten, deren erlaubte
> Spannung zwischen 16V und 19V betragen und deren Strom 200 mA beträgt.
> Diese Spulen müssen zwingend gegen GND geschaltet sein.
>
> In erster Lösung habe ich das mit diskreten BCP53-16 PNP-Transistoren
> erledigt, nur leider wird dadurch die Platine "etwas" groß.
>
> Kennt jemand / gibt es ein Transistorarray oder eine Treiberstufe die
> das ganze integriert hat und bei der im übelsten Fall alle Magnete
> angesprochen werden können?
>
> Alternativ hierfür für eine 2 Steuerungsanwendung einen weniger
> leistungsintensiven Baustein, bei der nur 2 Elektromagnete angefahren
> werden?
>
> Viele Grüße,
>
> Ralph

Moin,

Wäre SPI tragbar? Vielleicht wären dann drei Stück TPIC6A595 von 
Interesse. Können bis 50V und 350mA pro Ausgang. Haben acht power Masse 
Pins für den hohen Gesamtstrom. Ist bequem über SPI ansteuerbar. Nicht 
einmal Relais Schutzdioden für die Ausgänge sind notwendig, weil sich 
die Transistoren selber schützen.

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpic6a595.pdf

Wenn ich das Datenblatt richtig lese, sind anhand Figure-8 bei 100DEGC 
bis zu 200mA simultan an allen acht Ausgängen erlaubt. Bei 25 Grad sind 
es 0.35A. Sollte also für Dich in Ordnung sein. Da das DW Gehäuse acht 
Power Masse Pins aufweist, ist für adequate Stromrücklauf-Kapazität bei 
simultaner Relaisansteuerung gesorgt.

Die SPI Ansteuerung ist angenehm, weil es das Layout vereinfacht und 
keine uC GPIO Pins verschwendet. Bei 8MHz sind alle drei SR in ein paar 
us angesteuert.

Gruß,
Gerhard

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


Lesenswert?

Gerhard O. schrieb:
> Wäre SPI tragbar? Vielleicht wären dann drei Stück TPIC6A595 von
> Interesse. Können bis 50V und 350mA pro Ausgang. Haben acht power Masse
> Pins für den hohen Gesamtstrom.

Er muss doch High-Side schalten.

von Gerhard O. (gerhard_)


Lesenswert?

H. H. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Wäre SPI tragbar? Vielleicht wären dann drei Stück TPIC6A595 von
>> Interesse. Können bis 50V und 350mA pro Ausgang. Haben acht power Masse
>> Pins für den hohen Gesamtstrom.
>
> Er muss doch High-Side schalten.

Uff! Das habe ich wirklich falsch verstanden. Ich las es, als gegen 
Masse schalten! Schade, wäre so elegant gewesen...

Danke für Deinen Hinweis

Gruß,
Gerhard

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> Ich möchte  soll  muss 24 Elektromagnete schalten, deren erlaubte
> Spannung zwischen 16V und 19V betragen und deren Strom 200 mA beträgt.
> Diese Spulen müssen zwingend gegen GND geschaltet sein.

Wie später von Dir korrigiert: Du suchst Schalter, die vo nder Plusseite 
schalten. Nennt man auc hhighside Schalter.

>
> erledigt, nur leider wird dadurch die Platine "etwas" groß.

SMD für Dich akzeptabel?
Weil bevor wir sonst scheibchenweise erfahren was Du nicht willst...

>
> Kennt jemand / gibt es ein Transistorarray oder eine Treiberstufe die
> das ganze integriert hat und bei der im übelsten Fall alle Magnete
> angesprochen werden können?

bei 200mA je Magnet:
Wieder mal TPS4H000 - also 6 IC.

>
> Alternativ hierfür für eine 2 Steuerungsanwendung einen weniger
> leistungsintensiven Baustein, bei der nur 2 Elektromagnete angefahren
> werden?

Auch da: TPS2H000  oder wen du mehr Leistung "irgendwann" mal willst: 
TPS2H160 .


Sind alle relativ günstig, können Magnete, und schalten ab bei 
Überstrom, Kurzschluss etc.

von Ralph S. (jjflash)


Lesenswert?

H. H. schrieb:
> 500mA pro Kanal, auf allen Kanälen gleichzeitig!
>
> Wenn weniger Kanäle belastet werden: bis zu 1A pro Kanal.
>
> Es hängt natürlich auch von der Umgebungstemperatur ab...

:-) okay.. Ich habe mir den jetzt bestellt und werde sehen, wie der sich 
verhält. Wäre grandios wenn da so geht.

Viele Dank und viele Grüße

von H. H. (Gast)


Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> :-) okay.. Ich habe mir den jetzt bestellt und werde sehen, wie der sich
> verhält. Wäre grandios wenn da so geht.

Denk dran: der enthält keine Freilaufdioden.

von Enrico E. (pussy_brauser)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> Ich habe mir den jetzt bestellt

Also sprechen wir ab jetzt über den TPD2015

von Hendrik L. (hlipka)


Lesenswert?

Infineon hat auch eine Serie von High-Side-Switches (e.g. 
https://www.infineon.com/cms/de/product/power/smart-power-switches/high-side-switches/classic-profet-24v-automotive-smart-high-side-switch/bts4880r/ 
). Mehr als 8 Kanäle werden es aber auch nicht. Dafür klingt aber 
zumindest der obige Baustein so als ob er explizit einfach mit 
induktiven Lasten umgehen kann.

von H. H. (Gast)


Lesenswert?

Bei dem automotive Zeug ist die Lieferbarkeit in Kleinstmengen oft ein 
Problem.

von Ralph S. (jjflash)


Lesenswert?

H. H. schrieb:
> Denk dran: der enthält keine Freilaufdioden.

Jetzt muß ich etwas schmunzeln, weil: Bei Induktivitäten reserviere ich 
immer auch Platz für "Angst-Freilaufdioden" auch dann, wenn 
vordergründig Freilaufdioden integriert sind oder etwas induktive Lasten 
schalten kann. Aber danke für den Hinweis und die Interpretation / 
Deutung des Datenblatts.

Enrico E. schrieb:
> Also sprechen wir ab jetzt über den TPD2015

ja, tun wir. Wobei: wenn der Chip das tut was er soll :-) müssen wir 
darüber gar nicht mehr reden.

Wobei: 30€ für 10 Stück waren / sind nicht so ganz preiswert.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Ralph S. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> 500mA pro Kanal, auf allen Kanälen gleichzeitig!
>>
>> Wenn weniger Kanäle belastet werden: bis zu 1A pro Kanal.
>>
>> Es hängt natürlich auch von der Umgebungstemperatur ab...
>
> :-) okay.. Ich habe mir den jetzt bestellt und werde sehen, wie der sich
> verhält. Wäre grandios wenn da so geht.
>
> Viele Dank und viele Grüße

Sieht man schon am Blockschaltbild - da steht schließlich was von 8x 
Overcurrent Protection.  Also wird wohl jeder Ausgang separat geschützt 
sein.
Wäre das Gesamtstrom, dann könnte man auch nie Ptot ausreizen (noch 
nicht mal annähernd), und das ist ja das eigentliche Limit für den 
Gesamt-IC (natürlich immer in Bezug zur Ambient-Temperatur).

H. H. schrieb:
> Denk dran: der enthält keine Freilaufdioden.

Vielleicht ist die Induktivität der E-Magnete ja so klein, daß man die 
spezifizierte Avalanche-Festigkeit ausnutzen kann

von Andreas M. (amesser)


Lesenswert?

H. H. schrieb:
> Ralph S. schrieb:
>> :-) okay.. Ich habe mir den jetzt bestellt und werde sehen, wie der sich
>> verhält. Wäre grandios wenn da so geht.
>
> Denk dran: der enthält keine Freilaufdioden.

Braucht der lt App-Note nicht. Der limitiert Vout auf -1.3V, der wird 
den Mosfet dann wieder leicht öffnen bis der Strom abgeklungen ist.

von H. H. (Gast)



Lesenswert?

Andreas M. schrieb:
> Braucht der lt App-Note nicht.

Nicht unbedingt. Siehe auch S.13&14.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

H. H. schrieb:
> Andreas M. schrieb:
>> Braucht der lt App-Note nicht.
>
> Nicht unbedingt. Siehe auch S.13&14.

Naja, bei einem Eval-Board, wo man alles mögliche als Last anschließen 
könnte, würde ich auch sicherheitshalber für Freilaufdioden in alle 
Richtungen sorgen.
Aber der TO kann sich ja ausrechnen oder ausmessen, ob er mit seiner 
Spule in seinem konkreten Einsatzfall weit genug vom Limit weg ist.
Aber statt ausrechnen oder messen, kann er natürlich auch prophylaktisch 
die Dioden vorsehen ...

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Aber der TO kann sich ja ausrechnen oder ausmessen, ob er mit seiner
> Spule in seinem konkreten Einsatzfall weit genug vom Limit weg ist.

Wir wissen ja auch nicht, wie er schaltet. Wenn er damit ein Spiel im 
Haus der Kunst bespaßt, dann wären die Magnete wild am Schalten.

Andreas M. schrieb:
> Der limitiert Vout auf -1.3V,

Und damit würde bei diesem Spannungsabfall der Chip viel zu warm. Die 
Ansteuerung könnte auch auf PWM-Betrieb gehen, um die Leistung im 
Dauerbetrieb zu vermindern, wenn die Magnete nur die Stellung halten 
müssen. Sowas gibt es auch für Relais.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Dieter D. schrieb:
> Und damit würde bei diesem Spannungsabfall der Chip viel zu warm. Die

Nur wenn er entsprechend oft schaltet. Wie das beim TO adamit aussieht, 
wissen wir nicht (oder hat er da was diesbezüglich gucken lassen?).

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> wissen wir nicht (oder hat er da was diesbezüglich gucken lassen?).

Das hat er nicht. Erwaehnte den Effekt, damit es nicht übersehen wird in 
der Planung zu pruefen, ob das zutreffen koennte.

von Ralph S. (jjflash)


Lesenswert?

Na ja, die Anwendung ist ja eigentlich eher "uninterresant" aber dennoch 
kurz:

Es geht um einen physikalischen Versuch (Ausbildung) bei dem Kügelchen, 
die mit einer metallischen Oberfläche versehen sind, unterschiedliche 
Größe und unterschiedliche Masse haben, mit einem Elektromagneten 
angezogen werden.

Magnete sind an einem Stab montiert, der wiederum an einem XYZ verbaut 
ist.
Der Stab sammelt die Kügelchen über einem Behälter ein, fährt diesen 
über Behälter, die mit Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität 
befüllt sind und wirft diese darin ab.

Die 24 Kanäle selbst sind ganz trivial mittels 3 Schieberegistern 
(HEF4094, weil die auch mit 3,3V funktionieren und die eben für diesen 
Spannungsbereich vorhanden sind) über einen Mikrocontroller ( STM32F030 
) angeschlossen.

Anwendungsfall 2 ist profanerer (privater) Natur: es wird die 
Steuerungselektronik verwendet, um Modelbahnweichen in einer Anlage 
(nicht meine, ich habe seit Jahrzehnten keine mehr) anzusteuern.

von Ralph S. (jjflash)


Lesenswert?

H. H. schrieb:
> 
https://eu.mouser.com/ProductDetail/Toshiba/TPD2015FNL1FS?qs=vvQtp7zwQdOcXbV9t3%2FNhg%3D%3D
>
> Ähnliches gibts auch von einigen anderen Herstellern.

Ein Versuchsaufbau mit dem TPD2015 hat sehr gut geklappt und von daher 
vielen Dank an H. H. für den Hinweis.

Alle Elektromagnete schalten einwandfrei.

Gruß,
Ralph

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.