Kurz zu mir: Ich habe bis vor etwa 15 Jahren als Hobby immer wieder kleine Schaltungen gebastelt und auch Platinen entworfen. Dann kamen Kinder, Haus usw. und habe in der Richtung gar nichts mehr gemacht. Jetzt fehlt mir irgendwie die Routine oder auch das Selbstbewusstsein für diese Schaltung den passenden Transistor und den passenden Basiswiderstand zu bestimmen. Bin gelernter Elektrotechniker (kein Elektroniker), dass ihr bissl wißt, mit wem ihr bei mir zu tun hab.
Nun zu meinem Vorhaben. Ich will mit WS2801 IC's jeweils einen 1m langen RGB LED Streifen betreiben. Dazu habe ich im Datenblatt des WS2801 die angehängte Schaltung gefunden (wobei hier im Text zu RB steht 2k-5k). Dazu habe ich mal die Stromaufnahme der drei Farben eines Streifens gemessen (24V). Die bewegt sich je nach Farbe zwischen 148mA und 183mA. Für diese Aufgabe hätte ich mir drei unterschiedliche Transistoren rausgesucht. Einmal den "2N 2222A SMD", den "BC 817-40" oder den "BCV 27 SMD". Vom Gefühl her würde ich den "2N 2222A SMD" nehmen, meine weiteren Angaben über meine Vorgehnsweise beziehen sich auch auf diesen Typ. Das "Gefühl" beruht darauf, dass ich die 0,5A beim BC817 bissl knapp finde und die 1,2A beim BCV27 etwas übertrieben, da erscheinen mir die 0,8A vom 2N2222 gerade passend. Hier noch die Links zu Reichelt.
FRAGE: Liege ich hier mit meiner ersten Wahl (vor Nachkontrolle/rechnen) richtig? Oder würdet ihr da vielleicht sogar schon einen FET einsetzen?
Ich bin dann wie folgt weiter vorgegangen. Im Diagramm "DC current gain" bin ich bei 200mA (aufgerundete 183mA) nach oben auf die 25C Linie und hab hier den Verstärkungsfaktor abgelesen, der wäre etwa bei 150. Dann habe ich aber in der Tabelle Seite 2 unter "DC current gain" bei den Werten IC = 150 mA, VCE = 10 V einen FAktor von 100 rausgelesen. Also habe ich mit den 100 weitergerechnet. Bei den 200mA IC und Faktor 100 ergibt sich ein IB von 2mA. Dann habe ich mir aus dem Diagramm "Saturation voltage" bei IC=200mA einen VBE von 0,9 V rausgelesen. Also ergibt sich VB=5V-0,9V=4,1V und RB=4,1V/0,002A=2050Ohm. Also würde ich hier einen Basiswiderstand von 2k nehmen.
FRAGE: Normalerweise sollte man hier ja auch Sicherheiten mit rein planen, oder braucht man die nur, wenn keine Diagramme oder mehr Daten zur verfügung stehen?
FRAGE: Falls doch ein kleinerer Basiswiderstand als die 2k genommen werden, ist das für den WS2801 dann ein Problem, da ja in dessem Datenblatt als RB 2k-5k vorgegeben werden.
Der BC817 hat bei 500 mA Laststrom bis zu 700 mV Spannungsabfall. Also 350 mW, was dem maximal erlaubtem Wert bei 25°C entspricht. Diese 25°C kannst du aber wohl kaum einhalten.
Der 2N2222A hat bei 500 mA satte 1.0 V Spannungsabfall. Also 500 mW, was weit über den maximal erlaubten 330 mW bei 77°C liegt. Selbst wenn du ihn weiter herunter kühlen kannst, ist er wegen der höheren Verlustleistung eher schlechter geeignet.
Der BCV27 hat schon bei 100 mA satte 1.0 V Spannunsgabfall. Den kannst du ganz vergessen.
Ich empfehle dir einen MOSFET, zum Beispiel den IRLML6344. An dem fallen bei 500 mA grob geschätzt 20 mV ab, also 10 mW. Da brauchst du dir um die Temperatur gar keine Sorgen machen.
Ich habe dabei berücksichtigt, dass der WS2801 in der gezeigten Schaltung mit 3 bis 5 Volt betrieben wird. Am Gate liegen dann auch nur die 3 bis 5 Volt an, daher der LL-Mosfet. Die Ausgänge des IC vertragen maximal 7 Volt.
Unabhängig davon, warum "kontraproduktiv"?
und 30V Uds sind etwas knapp.
Er hat maximal 24 Volt, davon fällt das allermeiste an den LEDs ab. Aber gut, mit Hosenträger + Gürtel fühlt man sicher. Dafür habe ich Verständnis.
Der BC817 hat bei 500 mA Laststrom bis zu 700 mV Spannungsabfall. Also
350 mW, was dem maximal erlaubtem Wert bei 25°C entspricht. Diese 25°C
kannst du aber wohl kaum einhalten.
Der 2N2222A hat bei 500 mA satte 1.0 V Spannungsabfall. Also 500 mW, was
Er will aber keine 500mA mit einem T schalten.
Der BCV27 hat schon bei 100 mA satte 1.0 V Spannunsgabfall. Den kannst
du ganz vergessen.
Ist ja auch ein Darlington ...
Und da es hier um 24V geht, ist der Spannungsabfall ohnehin eher nebensächlich.
@TO:
Werten IC = 150 mA, VCE = 10 V einen FAktor von 100 rausgelesen. Also
Das ist bei Vce=10V, die Du ja sicherlich nicht haben willst.Du willst ja schalten, also Vce gegen Null. Also gibt man dem T deutlich mehr Ib, als rein rechnerisch nötig wäre.
Auserdem zeigen Diagramme idR. nur die Eigenschaften eines typ. T bei 25°C. Wenn das auch bei -25°C laufen soll, dann ist dessen Verstärkung nochmal deutlich geringer. Also würde ich einfach von einer Verstärkung von 10...30 ausgehen, wenn's ein "guter" T ist, vielleicht auch 50 (der 2N2222 ist diesbezüglich da eher ein schlechter T). Und wenn's ein Darlington wie der BCV27 ist, dann kann man noch deutlich höhere Verstärkung ansetzen.
Und ja, Mosfet könnte man auch nehmen, muß man aber nicht.
Bei nicht durchgeschaltetem Transistor fällt gar nichts an den LEDs ab.
Da liegt die volle, unbelastete Spannung am Drain.
Selbst wenn es so wäre: Der Transistor würde bei irgendeiner Spannung über 30V etwas Strom fließen lassen. Durch die LEDs und deren Vorwiderstände ist der Strom aber so gering, dass der Transistor keinen Schaden nimmt.
Der BCV27 hat schon bei 100 mA satte 1.0 V Spannunsgabfall. Den kannst
du ganz vergessen.
Ist ja auch ein Darlington ...
Und da es hier um 24V geht, ist der Spannungsabfall ohnehin eher
nebensächlich.
U · I = P
Der Transistor würde bei 500mA zu heiß werden. Blöd nur, dass der TO gar nicht von 500mA geschrieben hat. WO habe ich das her?.... Ach da her kam das:
Das "Gefühl" beruht darauf, dass ich die 0,5A beim BC817 bissl
knapp finde und die 1,2A beim BCV27 etwas übertrieben, da
erscheinen mir die 0,8A vom 2N2222 gerade passend
Für 200 mA wären alle drei Transistoren problemlos geeignet.
Josef, warum findest du 0,5 A zu knapp, wenn du doch nur 0,2 A brauchst?
Werten IC = 150 mA, VCE = 10 V einen FAktor von 100 rausgelesen. Also
Das ist bei Vce=10V, die Du ja sicherlich nicht haben willst.Du willst
ja schalten, also Vce gegen Null. Also gibt man dem T deutlich mehr Ib,
als rein rechnerisch nötig wäre.
Auserdem zeigen Diagramme idR. nur die Eigenschaften eines typ. T bei
25°C. Wenn das auch bei -25°C laufen soll, dann ist dessen Verstärkung
nochmal deutlich geringer. Also würde ich einfach von einer Verstärkung
von 10...30 ausgehen, wenn's ein "guter" T ist, vielleicht auch 50 (der
2N2222 ist diesbezüglich da eher ein schlechter T). Und wenn's ein
Darlington wie der BCV27 ist, dann kann man noch deutlich höhere
Verstärkung ansetzen.
Ich komme einfach nicht drauf, wo die VCE = 10V herkommen. Im Datenblatt vom 2N2222 lese ich aus dem Diagram "Saturation voltage" bei IC = 200mA einen VCE von 0,2V dann wären das mit den 200mA eine Verlustleistung von 40mW?
Oder übersehe ich da wieder etwas?
Wahrscheinlich werde ich auf einen der beiden oben vorgeschlagenen FETs gehen. Da wie schon erwähnt, bei den Trasistoren eine Berechnung mit deutlich niedrigeren Fakoren empfohlen wird und damit auch der RB deutlich niedriger sein wird, dann habe ich auch im ausgeschalteten Zustand mehr Verluste. Wenn ich von einem RB mit 1k ausgehe, dann fliessen über den WS2801 5mA ab, das sind 25mW pro RB.
Was hier keiner wissen kann, ich nutze die Schaltung als Stufenbeleuchtung für 32 Stufen, das würde heißen 32 * 3 (RGB) * 25mW = 2,4W. Das ist mir dann doch zu viel.
Ich komme einfach nicht drauf, wo die VCE = 10V herkommen. Im Datenblatt
vom 2N2222 lese ich aus dem Diagram "Saturation voltage" bei IC = 200mA
einen VCE von 0,2V dann wären das mit den 200mA eine Verlustleistung von
40mW?
Oder übersehe ich da wieder etwas?
Die Spalte "Test Conditions" im Datenblatt.
Wahrscheinlich werde ich auf einen der beiden oben vorgeschlagenen FETs
gehen. Da wie schon erwähnt, bei den Trasistoren eine Berechnung mit
deutlich niedrigeren Fakoren empfohlen wird und damit auch der RB
deutlich niedriger sein wird, dann habe ich auch im ausgeschalteten
Zustand mehr Verluste. Wenn ich von einem RB mit 1k ausgehe, dann
fliessen über den WS2801 5mA ab, das sind 25mW pro RB.
Und die 5mA (eigentlich nur 4,3mA) erlauben dann 50mA Kollektorstrom bei Uce<0,4V.
Ich komme einfach nicht drauf, wo die VCE = 10V herkommen. Im Datenblatt
vom 2N2222 lese ich aus dem Diagram "Saturation voltage" bei IC = 200mA
einen VCE von 0,2V dann wären das mit den 200mA eine Verlustleistung von
40mW?
Oder übersehe ich da wieder etwas?
Die Spalte "Test Conditions" im Datenblatt.
Oh man, danke dir für den Anstoss, da hatte ich mich ein wenig "verlaufen".
Wahrscheinlich werde ich auf einen der beiden oben vorgeschlagenen FETs
gehen. Da wie schon erwähnt, bei den Trasistoren eine Berechnung mit
deutlich niedrigeren Fakoren empfohlen wird und damit auch der RB
deutlich niedriger sein wird, dann habe ich auch im ausgeschalteten
Zustand mehr Verluste. Wenn ich von einem RB mit 1k ausgehe, dann
fliessen über den WS2801 5mA ab, das sind 25mW pro RB.
Und die 5mA (eigentlich nur 4,3mA) erlauben dann 50mA Kollektorstrom bei
Uce<0,4V.
Ich bin mir nicht sicher, ob wir da gerade das selbe meinen, oder ich kann nur nichts damit anfangen.
Ich meinte damit, dass ich die PWM Ausgänge des WS2801 "reverse" betreibe. Somit wird der Ausgang am WS2801 gegen GND "geschaltet", dann fällt mir über den RB (Pullup) ja eine gewisse Leistung ab. Ich bin jetzt nur davon ausgegangen, dass ich wie oben erwähnt einen kleineren Übersetzungfaktor annehme und hab pauschal den RB mit 1k angenommen, wobei dieser ja ohne Darlington Transistor noch etwas kleiner sein dürfte. Dann fliesst mir im "LED aus" Zustand über den RB und den Treiber vom WS2801 ja Strom. Und ja, es sind keine 5V sondern da muss ich die VOUT 0,2-0,4V vom WS2801 noch abziehen, dann wären es ja 4,6V am RB 1k und 4,6mA. Dann wären es pro Ausgang immer noch 21mW.
WS2801_Circuit.JPG
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