Transistor - Aber welchen?

[ShadowPhoenix]

Hallo!

Ich brauche für meine Zwecke ein paar Verstärker-Transistoren, es sollen die wenigen mA, die ein AVR-Port leisten kann, verstärken, und damit Verbraucher mit max. 1A schalten.

Nur wie finde ich genau heraus, welchen Typ ich brauche?
Habe einen herausgesucht, im Datenblatt steht:

Collector-Emitter Voltage 25V
Collector-Base Voltage 30V
Emitter-Base Voltage 5V
Collector Current - Continious 800mA

Es ist der BC338.

Wie berechne ich zB. wieviel Strom der Transistor an der Basis braucht, um voll durchzuschalten ..

Würde mich freuen über Tipps!
MfG,
ShadowPhoenix

[Ringo]

schau im datenblatt nach wieviel Strom am Ib fließen kann.. damit würd ich den transistor antsteueren.

reichen die 0,8A und 25V ? was willst du damit schalten?

MfG
Ringo

[ShadowPhoenix]

Ich finde im Datenblatt keinen eindeutigen Wert für "IB".

0,8A pro Verbraucher reichen, das TFT-Display zieht ca. 400mA.
12V System.
(Mehr Volt sind ja kein Problem beim Transistor?)

MfG,
ShadowPhoenix

[Blackbird]

Die Rechnung geht "von hinten nach vorn", also wird bei der Last angefangen:
1. Welche Spannung (gegen Masse) soll geschaltet werden? Dieser Wert bestimmt die minimale Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors (Uce).
2. Welcher Strom soll geschaltet werden? Hier sind es (nur?) 1A. Nie kurzzeitig mehr? Dieser Wert bestimmt den max. Kollektorstrom Ic.
3. Wie hoch ist der Ausgangsstrom des AVRs? Soll kleiner als der maximale Ausgangstrom sein, denn die Ausgangsspannung sinkt dann auch ab (sieh. Datenblatt vom AVR). Dieser Wert bestimt den max. Basisstrom des Transistors Ib.

Jetzt kann man die Stromverstaerkung bestimmen mit B=Ilast / Iavr * K.
K ist ein "Uebersteuerungsfaktor", damit der Transistor auch wirklich unter allen Umstaenden in die Saettigung kommt. K=2 reicht schon.
(Der zulaessige Ib sollte dann auch doppelt so hoch sein, eventuell kann man nicht den vollen AVR-Ausgangsstrom nutzten und muss einen Transistor mit einer hoeheren Stromverstaerkung verwenden oder einen Darlington-Transistor.

Der Basiswiderstand berechnet sich dann so:
Rb = (Uavr - Ube) / Ib / K
mit Uavr --> AVR-Ausgangsspannung bei gewaehltem Ausgangsstrom
und Ube ca 0,6V
und K = 2

Blackbird

[Blackbird]

Die Rechnung geht "von hinten nach vorn", also wird bei der Last angefangen:
1. Welche Spannung (gegen Masse) soll geschaltet werden? Dieser Wert bestimmt die minimale Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors (Uce).
2. Welcher Strom soll geschaltet werden? Hier sind es (nur?) 1A. Nie kurzzeitig mehr? Dieser Wert bestimmt den max. Kollektorstrom Ic.
3. Wie hoch ist der Ausgangsstrom des AVRs? Soll kleiner als der maximale Ausgangstrom sein, denn die Ausgangsspannung sinkt dann auch ab (sieh. Datenblatt vom AVR). Dieser Wert bestimt den max. Basisstrom des Transistors Ib.

Jetzt kann man die Stromverstaerkung bestimmen mit B=Ilast / Iavr * K.
K ist ein "Uebersteuerungsfaktor", damit der Transistor auch wirklich unter allen Umstaenden in die Saettigung kommt. K=2 reicht schon.
(Der zulaessige Ib sollte dann auch doppelt so hoch sein, eventuell kann man nicht den vollen AVR-Ausgangsstrom nutzten und muss einen Transistor mit einer hoeheren Stromverstaerkung verwenden oder einen Darlington-Transistor.

Der Basiswiderstand berechnet sich dann so:
Rb = (Uavr - Ube) / Ib / K
mit Uavr --> AVR-Ausgangsspannung bei gewaehltem Ausgangsstrom
und Ube ca 0,6V
und K = 2

Blackbird

[ShadowPhoenix]

Okay habs so einigermaßen verstanden, danke!
Aber wie finde ich aus den 10000en Typen, die es gibt, den richtigen?

Vielleicht kennt jemand einen Typ, der diesen Kriterien entspricht:

NPN

Kollektor-Emitter-Spannung Uce max. 15V
Kollektorstrom Ic max. 800mA
Basisstrom Ib max. 5mA (Direkt am AVR-Port)

Weiters wäre es gut, wenn dieser Typ den Emitter-Pin in der Mitte hat (wegen Platinenlayout)

[SprinterSB]

BD237

Transistortabelle (http://www.the-starbearer.de/Theorie/Datenbl%E4tter/Transistortabellen.htm)

[ShadowPhoenix]

Super Tabelle, allerdings im Datenblatt des BD237:

Ic: 2A, bräuchte nur 0,8A
Ib: 1A, ich schrieb doch 5mA, nicht 1000mA...

[user529]

der könnte es treffen: www.ortodoxism.ro/datasheets/panasonic/SJC00150BED.pdf
allerdings bleibt dieser bei 0.8A nur relativ knapp über einem hfe von 160
oder einer der sicher über 160 blebt allerdings nur als smd:
www.ortodoxism.ro/datasheets/philips/BCP68_3.pdf

[Marco78]

Die 1A im Datenblatt ist sicherlich max. Strom!!!
Du brauchst einen Verstärkungsfaktor von mind. 160 Der ist schon das maximale vom BD237. Dazu kommt noch die Reserve, damit er wirklich gesättigt ist.
Hat ein Transistor einen B (Verstärkungsfaktor) von 100 und du steuerst ihn mit 5mA an, fliessen im C etwa 500mA (+- Toleranz)


Ib: 1A, ich schrieb doch 5mA, nicht 1000mA...
Also erstmal ruhig bleiben und genau lesen was im Datenblatt steht!!!

[ShadowPhoenix]

Hmm... ich versteh nicht ganz.
Gibt es denn für eine Anwendung so viele Möglichkeiten?

Diesen Typ gibts nicht mal beim Conrad...

Es muss doch Standardtypen geben (BC, BD, BF, ..) die meinen Kriterien entsprechen?

NPN

Kollektor-Emitter-Spannung Uce max. 15V
Kollektorstrom Ic max. 800mA
Basisstrom Ib max. 5mA (Direkt am AVR-Port)

[Marco78]

Basisstrom Ib max. 5mA
Warum max. 5mA????
Es ist doch ok, wenn er max. 1A verträgt!
u musst ja nur 5mA einfliessen lassen!
Wichtig bei solchen Anwendungen ist der Verstärkungsfaktor (B oder Hfe je nach Datenblatt/Land)!

Du begrenzt deinen Strom also auf 5mA. Im Collector brauchst du 800mA. Das ist ein B von genau 160.
Wenn ein Transistor einen B von 100 bis 160 hat (Toleranzen wie bei einer CPU) ist es nur bedingt geeignet.
Es kann sein, das er nicht ganz gesättigt wird und nicht die vollen 800mA durchfliessen können. Dann kann es auch passieren, das du die maximal erlaubte Verlustleistung übersteigst und der Transistor irgendwann stirbt.

Du brauchst einen mit Uce mind. 15V (mal etwas Reserve für evtl Restwelligkeit der Spannungsversorgung eingerechnet), Ic mind. 800mA und B/Hfe mind. 200. Die 200 ist aber absolutes minimum! Und es sollte der kleinere Wert sein, der in Tabellen/Datenblättern angegeben ist.

Diesen Transistor wirst du in der Tabelle sicherlich irgendwo finden.

PS: Aber nicht unter BC, eher unter BD oder anderen Typen.

[ShadowPhoenix]

Achso, was er maximal verträgt, sorry falsch verstanden.
Die Verstärkung ist also wichtig ;)
Nun gut, also muss ich mir einen Transistor mit Verstärkung 200+ suchen...

Danke, das hilft mir schon sehr viel weiter!

[PICture]

Hallo Shadow Phoenix!
Wollte schon früher Dir helfen, habe aber befürchtet, dass Du meinen Beitrag in der Menge übersiehst. Mit einem npn Transistor kannst Du die 12V nur im Massenleitung Schalten, was nicht ratsam ist. Ich würde lieber am + Leiter Schalten. Dafür habe ich Dir so ein mehrmals ausprobierten Schalter geskitzzt. Der T1 muss maximale Laststrom und Spannung "aushalten". Der T2 muss auch die Spannung und ca.1/10 des Laststromes. Weil sich die hfe der Transistoren multiplizieren, brauchen sie min hfe=20 haben. Und das haben sie alle.
MfG


Netzteil T1 TFT

+12V >-----+------ ------------------> +12V
| V /
| R1 ---
| ___ |
+-|___|-+
|
1k .-.
| | R2
| |
'-' 1k
|
R3 |
___ |/
AVR >---|___|--| T2
|>
1k |
|
===
GND

[ShadowPhoenix]

Warum soll ich das alles so "kompliziert" machen?
Es reicht doch ein NPN am AVR Port, der entweder einen Verbraucher schaltet oder nicht..

[PICture]

Hallo SchadowPhoenix!
Ich habe Dir nur einen "sauberen" Schalter vorgeschlagen und das schon in meinem letzten Beitrag begründet. Natürlich reicht auch ein NPN am AVR Port.
MfG

[ShadowPhoenix]

Warum ist es nicht ratsam, so aufzubauen:

+ -> TFT -> NPN -> -

Danke für die Variante, aber ich möchte es nun mal einfach haben ;)

[PICture]

weil der Schalttransistor wird immer nach dem Einschalten zwishen den beiden Massen geschaltet und sein Spannungsabfall wird das Potenzial der TFT Masse gegen AVR Masse immer bischen erhöhen. Bei Impulsbelastug wird er auf der TFT Masse Störungen erzeugen. Du musst das Ausprobieren. Vielleicht werden die ev. Störungen nicht groß genug um dass TFT zu beeinflussen.
MfG

[ShadowPhoenix]

So gut kenne ich mich ehrlichgesagt nicht aus. Dennoch möchte ich es mit den einfachsten Mitteln realisieren.
Impulsbelastung? Ich weiß nicht, ob das was damit zu tun hat, aber ich schalte mit dem Transistor nicht oft durch.

[PICture]

Nein, das ist von der "Frequenz" der Ein- Auschaltungen nicht abhängig. Aber das TFT hat einen Inverter für FCC Beleuchtung der mit PWM arbeitet und stellt eine impulsive Belastung für das Netzteil dar. Um die ganze Diskussion zu beenden, probier mal einfach. Wenn es nicht gut geht musst Du es leider komplizierter machen.
MfG

[ShadowPhoenix]

So, ich habe mal nach einem geeigneten Transistor gesucht. Wenn ich alles richtig verstanden habe, kann ich den "BC 337" verwenden.
Seine Daten:

Stromverstärkung: >100
Kollektorstrom: 1A

Das heißt dann doch, wenn 10mA (AVR Port) Basis-Emitter-Strom fließen, kann ein Kollektor-Emitter-Strom von 1A fließen.

Muss ich jetzt noch einen Widerstand zwischen Port und Basis setzen?

Laut Blackbirds Berechnung:
Rb = (Uavr - Ube) / Ib / K
Rb = (5-0,6) / 10 / 2
Rb = 4,4 / 10 / 2
Rb = 0,22 (Ohm?)

hmm..

[PICture]

Hallo ShadowPhoenix!
Das stimmt nicht ganz. Bei allen Berechnungen muß man (leider) auch die Einheiten berücksichtigen.

Laut meiner Berechnung:
Rb = (Uavr - Ube) / 10x10^-3 / 2
................................................
RB = 0,22 x 10^3 Ohm = 220 Ohm.

MfG

[ShadowPhoenix]

10x10^-3 und 10^3 - das verstehe ich nicht :/
Wie auch immer, 220Ohm, ok.

[PICture]

10x10^-3 bedeutet 10 mal 10 hoch -3 also 10 mA.

[ShadowPhoenix]

Dass 10x10^-3 gleich 10 mal 10 hoch -3 bedeutet wusste ich auch ;)

Aber wie kommt man da auf 10mA?
(Hab grad keinen TR zur Hand :( )

[PICture]

Grudwissen!
1A=1x10^3mA=1x10^6uA
1V=1x10^3mV=1x10^6uV
1MOhm=10^6Ohm=10^3kOhm
1/10^3=10^-3, 1/10^6=10^-6 u.s.w.
Grundeinheit für Strom ist 1A und 1ma ist 1/1000 von 1A also 1ma=1x10^-3
Deswegen 10mA=10x10^-3A

[ShadowPhoenix]

Ah, okay! Nun, keiner ist perfekt ;)

Komisch, 220 Ohm, aber laut U = R * I:

I = 5 / 220
I = ca. 22mA

22mA wären schon zu viel für den AVR-Port, denke ich.
Ich blicke da gar nicht mehr durch :(

[PICture]

Ich aber ein bischen noch. Ich habe einfach Deine Rechnung nur bei den Einheiten verbessert, und angenommen, das der Rest richtig ist. Wenn ich das jetzt noch mal gerechnet habe, dann schaut es so aus:
Rb = [( Uavr - Ube ) / Ib]
Für Uavr = 5 V, Ube = 0.6 V, Ib = 10 mA ( 10 x 10 ^ -3 ) = 1 x 10 ^ -2
Rb = 4,4 V / 10 ^-2 = 440 Ohm, typischer Wert 430 Ohm
das K = 2 bezieht sich auf den Transistors, der als Schalter gut gesättigt werden soll, also sein Basisstrom K fach grösser seien soll, als wenn er in linearem Bereich arbeitet. Weil Ic = 1A und Ib = 10 mA, dann Hfe = 100.
Aber als Schalter hfes = K x hfe = 2 x 100 = 200, wo hfes ist eine Stromverstärkung beim Sättigungfaktor K = 2. Es ist schwer zu erklären.
Im Basisstromkreis fliesst ein Strom 10 mA das durch den Resistor R begrentz ist. Durch den Transistor mit hfe = 200 würde jetzt ein Strom 10 mA x 200 = 2A fliessen. Fliesst aber Strom der durch Last auf 1A begrentzt ist. Deswegen der Transistor ist jetzt gesättigt und reagiert nicht mehr auf kleine Änderungen des Basisstromes. Ich bin kein Lehrer und wenn es für Dich unverständlich ist, kann ich Dir leider nicht weiterhelfen. In jedem Fall Du brauchst ein Rb = 430 Ohm und Transistor mit hfe = 200 bei Ic = 1A.
MfG

[Blackbird]

In jedem Fall Du brauchst ein Rb = 430 Ohm und Transistor mit hfe = 200 bei Ic = 1A.

Dann waere er bei ca. 5mA Basisstrom nur knapp uebersteuert (hfe 200 statt 160). Aber es sollte funktionieren, wenn nicht unguenstige Umstaende (Murphy) zusammentreffen, z.B.
- Betriebsspannungschwankungen
- Toleranzen der Wiederstaende, Transistoren (spannungen, hFE, ...)
- Temperatur
- ...

Leistungstransistoren mit hFE (oder auch B) mit mehr als 200 sind selten. Da empfiehlt sich dann besser die Schaltung von PICture oder man nimmt einen Darlington-Transistor (z.B.: BC875 oder BC879 - http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/datasheets/BC875_879_5.pdf).

Aber da ist die Rechnung ein wenig abzuaendern:
Basisspannung fuer Saettigung ist 2,2V, AVR-Ausgangsspannung sicher nur 4,8V, also bleiben fuer den Basiswiderstand noch 2,6V - damit wird Rb=2,6V / 0,005A = 520Ohm. Normwert ist 510Ohm.
hFE ist bei diesem Transistor mindestens 1000, die Uebersteuerung somit 1000/160=16,7=K. Also besser als 2.
Allerdings haben Darlingtontransistoren auch einen weiteren Nachteil (nicht nur die hoehere Basisspannung): die Kollector-Emitter-Restspannung (V CE sat) ist hier 1,3V! Ueblich sind ca. 0,3-0,5V.

Ob man damit leben kann bestimmt letzten Endes der Einsatz(ort) in der Schaltung.

Fuer eine Uebersteuerung von 2 braucht man weniger Basisstrom:
Ib = Ic * K / hFE = 0,8 * 2 / 1000 = 0,0016A = 1,6mA. Bei sowenig Ausgangsstrom geht der AVR-Ausgang kaum "in die Knie", also bleibt 4,95V. Der Basiswiderstand ist dann Rb = (4,95V - 2,2V) / 0,0016A = 1718Ohm. Normwert (in dem Falle auch etwas kleiner) ist 1,6kOhm.

Alle Klarheiten beseitigt?

Blackbird

[ShadowPhoenix]

Hui das ist ja alles sehr kompliziert, habe auch keine Ausbildung in Elektronik :/
Hmm, also jetzt einen Transistor mit hfe 200 und 5mA reinschicken?
Dann ist Ic gleich 1A. Mit ca. 500Ohm Basiswiderstand.