Transistor ansteuerung

[Testman3000]

Hallo,

ich kenn mich leider auchnicht wirkich aus in sachen Transistoren, Will mir mit einen NE555 eine ausschaltverzögernde Motorsteuerung bauen, für einen Lüfter. Der Ne555 funktioniert auch besten, leider kann der Ausgang des ic's nur 200ma verkraften, bräcuhte aber so 300-500 je nachdem was ich alles dranhänge. Wollte nun versuchen mit einen Transistor das ganze zu machen, habe hier einen "BDX43" rumliegen, Ist es damit Möglich? Er kann doch soweit ich laut Datenbaltt verstehe bis zu 1A schalten?? ( http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/B/D/X/4/BDX43.shtml ). Wie groß muss der Basisvorwiderstand den sein damit es vernüftig funktioniert? bzw. wie berechne ich das?? Es soll dann eben bis zu 1A möglich sein last dranzuhängen. Meine ganze Schaltung Arbeitet mit 12V (bzw am NE555-ausgang kommen noch 10,4V heraus)


Vllt kann mir einer Helfen,

MFG

[TheScientist]

Die Größe des Basisvorwiderstands hängt vom Verstärkungsfaktor des Transistors ab. Wenn du einen Kollektorstrom von 1A haben willst, muss der Basisstrom gleich 1A/hFE sein. Im Datenblatt gibt's n Diagramm mit dem Verlauf von hFE für verschiedene Kollektorströme bei einer Kollektor-Emitter-Spannung von 10V. Bei 500mA ist er mit 2000 angegeben. Also müssen in die Basis 500mA/2000=250µA fließen. Das wären bei 10V ein Widerstand von etwa 40kOhm.

[Manf]

Im Datenblatt steht, dass er bei 1A Kollektrostrom und 1mA Basistrom eine Kollektorspannung von max 1,6 bis 1,8V hat.
Dann reicht also 1mA aus. Er hätte dann aber eine Leistungsaufnahme von 1,8W, sollte also ein kleines Kühlblech haben.
Bei 300mA geht es vielleicht gerade noch so ohne Kühlung. Du solltest die Spannung oder die Erwärmung auf alle Fälle im Auge behalten.

1mA aus 10V erhält man mit einem Basiswiderstand von ca. 10kOhm. Es dürfen wohl auch 2mA bei 4,7kOhm sein.
Manfred

[Testman3000]

Was meinst du mit Kollektorspannung? hab gedacht er schaltet voll durch sodas nur die durchbruchspannung von ca 0,7V "verloren" geht? Hab noch einen BD676A gefunden könnte es mit diesen vllt besser gehn?

[shaun]

Gemeint ist die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung Vce(sat), die bei Darlingtons, wie Du sie hier vorschlägst, naturgemäß höher ist als bei einem einfachen bipolaren Transistor. Wenn Du einen BD139 o.ä. nehmen würdest, würdest Du wohl auf 0,3..0,4V herunterkommen, vorausgesetzt, der Basisstrom ist hoch genug. Der BD139 sollte min. einen hFE von 60 haben, also brauchst Du bei 1A Ic mindestens 17mA Ib, legste noch was drauf, biste auf der sicheren Seite. 470 bis 560 Ohm wäre ein Ansatz, beachte aber die Verlustleistung am Widerstand.

[Testman3000]

Also ist die Spannung gemeint die "verloren geht" abfällt am Transistor?

[TheScientist]

genau die Spannung, die über den Kollektor-Emitter-Weg abfällt, is gemeint

[Testman3000]

Und dann nochmal generel: Ein Darlington-Transistor ist einfach einer wo "empfindlicher" reagiert auf einen Basisstrom, also man deutlich weniger Strom braucht in die Basis für den gleichen Kollektorstrom? Wobei der Nachteil darin liegt das mehr Spannung "verloren" geht?? Hab ich das so auch richitg verstanden?^^

MFG

[TheScientist]

Ein Darlington besteht eigentlich aus zwei Transistoren, die hintereinander geschaltet sind. Die Gesamtverstärkung ist das Produkt aus den einzelnen Verstärkungsfaktoren. Deshalb braucht man weniger Basisstrom. Für mehr Infos zum Thema Darlington: klick (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0411221.htm)

[Testman3000]

Okay danke, nun nurnoch, habe noch folgenden Transistor hier, wäre dieser besser geeignet, wegen des spannungsverlustes? "BDX53C" ( http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/B/D/X/5/BDX53C.shtml ) seh ich das richtig das er bei 1A einen Vorwiederstand von ca 48Kohm braucht (12V)???

Und wie kann man den Ausgang des Transistors Kurzschlusssicher machen?Also die Strecke vom Pluspol des Netzteils zum Collektoreingang des Transistors? Wo ich meine Verbrauche anschliese also.


MFG

[shaun]

Noch'n Darlington. Naja meinetwegen. Kurzer Blick ins Datenblatt: bei 1A Ic ist das Ding mit 1,5mA Basisstrom in der Sättigung und hat dort eine Vce(sat) von 0,8V. 10,4V hast Du, minus 2 BE-Strecken macht 9V. 9V und 1,5mA macht 6kOhm. Also 4,7 oder 5,6k nehmen. Kurzsschlussfest bekommst Du es zB. durch einen Strommesswiderstand in der Emitterleitung, an dem bei maximalem Strom 0,6V abfallen. Damit steuerst Du einen NPN an, der die Basis der Leistungstransis nach Masse zieht. ABER: bei einem Kurzschluss fliessen dann zB. 1,5A und es fällt (fast) die volle Versorgungsspannung am Transi ab, Du musst ihn also für 18W Verlustleistung ausreichend kühlen, wo im Normalfall nur 0,7W anfallen würden. Wenn der Kurzschluss der Regelfall ist, muss das wohl so sein (oder mit komplizierteren Schaltungen wie einer Abschaltung bei Überstrom -> dann ziehst Du mit dem Transistor nicht die Basis, sondern den Reset-Eingang des 555 nach Masse oder einer Foldback-Strombegrenzung). Ansonsten nimm einfach eine flinke Sicherung und riskiere einen Transistor mehr :)

[Testman3000]

kannst du mal erklärn wie du auf 1,5ma Basisstrom kommst bitte^^ versteh das nicht, laut dem Diagramm hat er bei 1A IC, eine Verstärkung von 4000, heist das nicht das ich 1A/4000 reinschicken muss? Also 250µA??
Und wenn ich den Transistor mit dem Multimeter messe, fällt an der BE-Strecke nur 0,681V ab, BIn verwirrt^^


MFG

[Manf]

Wen Du auch bei dem Datenblatt hier bist, http://www.ortodoxism.ro/datasheets/motorola/BDX54C.pdf
da steht in Bild 9 (links) welcher Basisstrom nötig ist um den Transistor bei 2A in die Sättigung zu bringen.
Es gibt keinen Grund beim Basisstrom viel zu sparen. Der lineare Betrieb mit der Stromverstärkung ist auch ganz interessant aber nicht zum sicheren Durchschalten.

Die Ube steht in Bild 12 (links)
Manfred

[Testman3000]

Und wie hab ich die kennlinie zu lesen, sry seh da nur striche^^ wie deutet man dies richtig? Ich seh da nur was von 0,5mA, nichts von 15mA, hmmm
Und wenn ich Lüfter schalten will --> Motoren muss ich da was besonderes beachten eigentlich?? sind doch eigentlich induktive Lasten, keine ohmischen?!?!?! Und wie errechne ich eigentlich die Verlustleistung des Transistors??? Also P-tot?!?!?

Wäre schön wenn mir da mal jemand bissl klarheit noch verschaft:)

MFG

[shaun]

Ich habe einfach irgendein Datenblatt von irgendeinem Hersteller genommen, vielleicht unterscheiden die sich ja? Auf jeden Fall geht es um Schalteranwendung, also das Diagramm, das eine Sättigung der CE-Strecke zeigt gewählt, bei Ic=1A den Ib, ab dem Sättigung eintritt, abgelesen und gut ist. Die Verlustleistung errechnet sich durch Uce*Ic, jeweils im Betriebsfall gemessen. Ansatz: Sättigungsspannung mal Laststrom.
Wenn Du mit dem Multimeter die BE-Strecke misst, misst Du mit einem sehr geringen Strom und gegen eine unbekannte Innenschaltung. Zwischen B und E des zweiten Transistors liegt nicht selten ein Widerstand!

[Manf]

Bild 9 links mit den "Strichen":
Unten steht der Basisstrom Ib (logarithmisch), links steht die Kollektorspannung Vce, als Kurve nehmen wir die Ic = 2.0A Kurve.
Bei Ib = 0,4mA ist Vce beliebig hoch, der Basisstrom ist zu klein zum Durchschalten.
Bei Ib = 0,6mA ist Vce bei 1,1V, (in der Mitte der Exemplarstreuung, wenn die Temperatur stimmt).
Von dort aus kann man leicht bis Ib = 1,5mA gehen um einen Sicherheitsabstand zu haben.
Manfred

[Testman3000]

Okay danke, nun hab ichs das wenigstens verstanden^^ aber wen ich das folgende Datenbaltt anschaue ( http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/B/D/X/4/BDX43.shtml ), habe ich kein solches Schaubild, Wie besitmtm ich da den Basisstrom für ca. 800mA Ic? Und wenn cih einfach immer den maximal angegebenen Basisstrom verwende ist eine schlechte idee nehm ich an? (evtl bissl drunter).


MFG

[Manf]

Unter Vce sat ist ein Hinweis BDX43: für Ic = 1A; Ib = 1mA, sicherheitshalber ein bisschen mehr für Toleranzen 2mA.

Bei den anderen beiden Typen BDX42 und BDX44 ist es ja etwas mehr: 4mA vielleicht sollte man den dann auch bei 8mA betreiben.
Wenn man sparen will eben nachmessen und an Toleranzen und Temperatur denken.
Manfred

[Testman3000]

Okay, und wann weis ich ob ich einen Transistor Kühlen muss oder nicht?? wenn z.B wie bei einem "BD236" ein Ptot von 25W angegeben ist?


MFG

[Manf]

Du kennst sicher eine 25W Glühlampe. Die hat schon eine größere Oberfläche als der Transistor ist aber im Betrieb doch unangenehm heiß.

Der BD236 hat einen Wärmewiderstand von 5K/W vom Halbleiter bis zum Gehäuse. Bei einem Wärmewiderstand von 5K/W des Kühlkörpers (relativ kleiner Kühlkörper) bekäme am ihn mit 10W auf 10W * (5+5)K/W = 100K über Umgebungstemperatur.

Beispiel
5K/W
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=188301
http://www.order.conrad.com/m/1000_1999/1800/1880/1883/188301_BB_00_FB.EPS.jpg

15K/W
http://www.order.conrad.com/m/1000_1999/1800/1870/1879/187941_BB_00_FB.EPS.jpg

[Testman3000]

Und bis wieviel Verlustleistung kann man ihn ungekühlt betreiben, ohne Hitzetot? Bei normaler Raumtemperatur.

[Manf]

SOT32 (TO126) ist gleich der erste Gehäusetyp.
Wenn über die Montage nichts weggeschafft wird dann ist der Wärmewiderstand erstaunlich hoch.

http://www.rfoe.net/ZILIAOXIAZAI/PHILIPS/acrobat/various/THERMIMP.pdf

[Testman3000]

Wenn ich ihn z.B in ein Kunststoffgehäuse einbau, dann kann ja garnichts weg, wollte wissen wieviel Verlustleistung maximal ohne Kühler auftreten darf, vllt gibt es da eine Faustformel o.ä, ich kenn mich ja nicht aus:) Oder ob ich einen "größern" Transistor verwende muss. (2N3055) der aber ja (wenn ich richtig Datenbaltt lesen kann^^ja eien verhältnismässig hohen Basisstrom braucht.


MFG

[Manf]

In der Kurve heißt es 500K/W, von der Sperrschicht zur Umgebung.
Wenn es im Kunststoffgehäuse 50°C ist und die Sperrschicht darf 150°C erreichen (besser nicht) dann bleiben 100K / (500K/W) = 0,2W.

Der übliche Einbau führt aber schon zu Lötstellen mit Kupferleitern die etwas mehr Wärme abführen.
Auch ein Kunststoffgehäuse hat nur eine endliche thermische Isolaton. Bevor es kritisch wird sollte man es aber mal nachmessen.
Manfred

[PsiQ]

Ohne alles gelesen zu haben, trotzdem mal als Erweiterung, bevor du panik bekommst das alles abbrennt O:)
um höhere ströme zu schalten sind Relais oder mosfets gedacht (bzw geeignet). Der mosfet ist eine weiterentwicklung des Transistors.

Vorteile:
-niedriger verlust (Spannungsabfall) im mosfet bei "Ein"
-kein konstanter bassistrom, nur beim ein / ausschalten kurz

Nachteil:
-kurzzeitig evtl hoher stromfluß beim umladen
-wird genauso wie ein transistor von spannungspeaks ermordet..

mal als beispiel: mein liebling der
IRL3803 monster-mosfet :-b
ist für 5V (logic level) geeignet und hat ne interne (träge) freilaufdiode
(kostet bei reichelt weniger)
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=162786

ist ein n-fet, muß also "nach" die last (, oder braucht ne höhere gatespannung)
beim mosfet kommts drauf an,
auf wieviel spannung das gate über dem unteren pin des mosfets geladen wird. je höher, umso geringer der widerstand.

als vergleich Transistor <=> mosfet:
collector-basis-emitter <=> drain-gate-source

am beispiel von oben:
wenn du 4,5V gate-über-source am mosfet anlegst,
hat der im "ein" zustand 0,009Ohm widerstand

bei 12V könnten also theoretisch:
I = U/R => 12V : 0,009 ...
sehr viel kurzschlusstrom fließen.. ..begrenzt durch den innenwiderstand der last, und die thermischen probleme der hitzeentwicklung


oder anders formuliert:
du kannst ziemlich dicke lüfter ranhängen!

Die Haupteverluste beim mosfet treten nicht im "ein" bzw "aus" betrieb
auf, sodnern beim umschalten..
quasi wie wenn man nen alten lichtschalter hat, der in de rmittelstellung zwischen ein und aus bruzzelt :-)

wenn das gate eines n-fets auf 0V über source geladen ist, leitet er nicht
wenn er auf (bsp hier) 5V geladen ist leitet er sehr gut.

dazwischen also ca im bereich 0.1 bis 4.9V
ist der mosfet aber nicht komplett "an" hat also einen höheren widerstand, und somit verlust im inneren.

Bei Schaltungen wie mit einem relais langsam ein..aus..ein..aus ist das egal, weil dieser umladeprozess (0..5V oder 5..0V) nur wenige mS dauert.

für deine Anwendung sähe das dann ungefähr so aus:
http://upload8.postimage.org/788531/verzgerung.jpg (http://upload8.postimage.org/788531/photo_hosting.html)

Der Widerstand R1 dient nur dazu, den kurz fließenden ein und ausschaltstrom zu begrenzen, damit der ne555 nicht überlastet wird.
wenn der ne555 nichts mehr macht, oder 0 ausgibt, wird der mosfet zusätzlich über den pulldown R2 entladen, und leitet nichtmehr.

In obiger anwendung fließt auch ein dauernder strom aus dem ne555 und zwar vom ne555-out über R1 und R2 nach masse.
Dieser ist aber sehr gering. (BSP 12V; 10.270Ohm =>
I=0,0011mA konstant + umladestrom beim schalten.. )

Natürlich gibt es auch in diesem Aufbau Verlustleistung = wärme, und bei lasten über 1 A empfiehlt es sich immer einen kühlkörper vorzusehen.

der mosfet selbst läuft bis 175°C (aussentemperatur..) ohne probleme, dem macht bisschen warmwerden also nichts aus..

am besten einfach probieren obs geht oder nicht, kannst ja nen testlauf mit erhöhter belastung machen, und entscheiden ob du kühllöcher brauchst oder nicht.


Hoffe nicht zuviel verwirrt, oder Mist geschrieben zu haben!
Viel Erfolg noch!
Bei Fragen => Fragen!

PS.:
Mosfets in "hochfrequent schaltanwendungen" (schnell ein-aus-ein-aus, z.B. PWM) sind komplizierter einzusetzen..

PPS.: Auch kunststoff leitet wärme, allerdings sehr langsam.
man kann z.B. ein spritzgußteil direkt nach der fertigung in die hand nehmen, weil die wärmeleitfähigkeit sehr neidrig ist... wenn mans allerdings längere zeit in der hand hält,
merkt man, dass es noch über 100°C heiß ist ;-)
Luft ist ein sehr guter wärmeisolator (schlechter Leiter).

als kühlkörper reicht meist schon ein alublechstreifen oder winkel..
gibts meterware im baumerkt für nen euro..
der vergrößert die oberfläche massiv, und somit die fläche, die wärme an die luft abgeben kann.
dann noch nen klecks wärmeleitpaste, das ding an den transistor/mosfet anschrauben und gut ists.

Achtung: darauf achten, wenn der transistor/mosfet an der metallfahne unter spannung steht, den kühlkörper bei kontaktgefahr isoliert zu verschrauben, z.B. mit Silikonunterlage.. die leitet die wärme, aber keinen strom. dann noch die schraube isolieren per hülse und gut ists..

[PsiQ]

ääh, noch zum verlust im mosfet:

Nehmen wir an, du hast 12V, durch die lüfter werden 2A benötigt.
der mosfet hat ca 0,01Ohm
(mit Reserven.., bei 10V am gate eigentlich 0,006Ohm)

im statischen betrieb kämen wer dann auf überschlagsweise:
P=R*I*I ... ... P=R*I²
P=0,01Ohm*2A*2A = 4*0,01 = 0,04Watt konstante Verlust/heizleistung

beim umschalten liegt die seeehr kurzzeitig höher, ist aber in deinem anwendungsfall zu vernachlässigen.

[Testman3000]

hey, hammer, besser gehts nciht:) DANKE:) werde mal mir paar mosfet's besorgen nochne Frage zum NE555: am pin 5 soll ein Kondensator gegen masse angeschlossen werden. Aber welche Größe? (kondensatorenart) und was macht der da eigentlich genau (evtl wie berechne ich die richtige größe)???


MFG

[PsiQ]

was genau der tut.. ?
Im datenblatt steht Control Voltage und es wird 0,01µF rangebaut,
bei allen dort erwähnten anwendungen...

kannst noch da schauen..
http://www.atx-netzteil.de/elektronikseite.htm
da gibts diverse ne555 nwedungen mit erklärung

ganz weglassen würde ich ihn aber nicht ;-)

(ich wußte mal für was der C war, habs aber vergessen :-k )