Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Treiber ähnlich ULN2003 ohne Drop


von Martin (Gast)


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Ich entwickle gerade eine Schaltung, in der ein µC ein paar LEDs über 
einen Treiber ansteuern soll.
Der ULN Treiber hat allerdings bei 30mA schon einen so hohen 
Spannungsabfall, dass bei einer 3,3V Spannungsversorgung für die LEDs 
nicht mehr genug übrig bleibt.

Gibt es da Alternativen? Bisher habe ich in solchen Situationen immer 
auf kleine SMD Transistoren zurückgegriffen, allerdings nehmen die und 
deren Vorwiderstände viel zu viel Platz weg.

von Sam .. (sam1994)


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Martin schrieb:
> Der ULN Treiber hat allerdings bei 30mA schon einen so hohen
> Spannungsabfall, dass bei einer 3,3V Spannungsversorgung für die LEDs
> nicht mehr genug übrig bleibt.
Probiers mal mit einer Opencollector-schaltung. Da sollte das nicht 
passieren.

von Falk B. (falk)


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@  Martin (Gast)

>Gibt es da Alternativen?

Kleine MOSFETs im SOT23 Gehäuse.

>auf kleine SMD Transistoren zurückgegriffen, allerdings nehmen die und
>deren Vorwiderstände viel zu viel Platz weg.

Braucht der MOSFET nicht.

MfG
Falk

von Falk B. (falk)


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@  Samuel K. (sam1994)

>Probiers mal mit einer Opencollector-schaltung. Da sollte das nicht
>passieren.

Was glaubst du was im ULN2003 drinsteckt? Sieben Darlingtons als Open 
Collector.

von weisser (Gast)


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Genau, nimm doch FETs wie zum Beispiel NTJD4401 von Onsemi. Super klein, 
locical level und kosten auch nichts

von Sam .. (sam1994)


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Falk Brunner schrieb:
> Was glaubst du was im ULN2003 drinsteckt? Sieben Darlingtons als Open
> Collector.

Ich weiß, aber dafür muss er ihn auch richtig anschließen. Damit meine 
ich die Spannung nach den Vorwiderständen auf Masse ziehen.

BTW: Wie kommst du auf 2003? Die 2803 gibt es auch noch. Und noch viele 
andere...

von Martin (Gast)


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Samuel K. schrieb:
> Wie kommst du auf 2003? Die 2803 gibt es auch noch. Und noch viele
> andere...

der 2803 ist mit dem 2003 laut DB identisch, bis auf die Anzahl der 
Treiberstufen.


weisser schrieb:
> Genau, nimm doch FETs wie zum Beispiel NTJD4401 von Onsemi. Super klein,
> locical level und kosten auch nichts

Ich hab mir aus den Standardbauelementen den hier rausgepickt: BSS123
Der scheint gut zu passen und wenn er keine Vorwiderstände braucht 
klingt das super. Merke ich mir auf jeden Fall. :)
Allerdings muss meine Platine super kompakt bleiben und da wäre mir ein 
Chip im Format des ULN2x03 schon lieber. 8 von den SOT23 Transis nehmen 
ungeheuer viel Platz in Anspruch.

von Sven (Gast)


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Es gibt ein Mosfet-Äquivalent zum ULN, aber ich finds gerade nicht... :(

von Sven (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Was glaubst du was im ULN2003 drinsteckt? Sieben Darlingtons als Open
> Collector.

Aber nicht jeder Open-Collector ist auch ein Darlington. ;-)

Bei einem Darlington fallen Ube + Uce ab (etwa 0.8V), bei einem 
einzelnen Transistor nur Uce (etwa 0.1V bei den geringen Strömen).

Also Transistor-Array + Widerstands-Array oder halt ein NMOS-Array.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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von MaWin (Gast)


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30mA, auch 8 mal, schafft schon ein 74LVT241
bzw. einige andere dieser Logikfamilien,
den über den Specs liegernde Strom über den Masseanschluss
kann man ignorieren, es werden ja keine Ausgänge mehr
als Logikausgänge verwendet. Der Chip passt, weil deine
LEDs sowieso nicht an höherer Spannung hängen.

So was ist einfacher beschaffbar als ein TB62003P.

Bei LEDs sollte man aber eigentlich gleich an strombegrenzte
Treiber wie TB62705 denken.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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UDN2595.
Wird leider nicht mehr hergestellt, also nix für Neuentwicklungen, die 
vielleicht mal in Serie gehen sollen.
Brauchst du nur ein paar - habe ich da.

von Martin (Gast)


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Es soll in Kleinserie gehen, daher kann ich auf solche Bauelemente 
nichtmehr zurückgreifen.
Ich werde es mal mit dem BSS123 versuchen, alles andere ist 
überdimensioniert und damit zu groß.

Vielen Dank!

von Falk B. (falk)


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@  Martin (Gast)

>Ich werde es mal mit dem BSS123 versuchen, alles andere ist
>überdimensioniert und damit zu groß.

Mann kann ggf. auch ultrahelle LEDs mit weniger Strom nutzen, dann kann 
man sie direkt mit einem IO-Pin moderner Controller treiben, die 
schaffen meist 20mA. Wenn der Summenstrom durch GND/VCC zu hoch wird 
gibt es einen Trick.

http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_Schieberegister#Acht_LEDs_mit_je_20mA_pro_Schieberegister

Aber blaue, weiße und ähnlich kann man mit 3,3V sowieso nicht 
zuverlässig treiben, die Flußspannung ist zu hoch, siehe LED.

MFG
Falk

von Frank Q. (franki)


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Martin schrieb:
> Gibt es da Alternativen?

Deine 3V3 kommen doch bestimmt nicht aus einer Batterie sondern aus 
einem Spannungsregler.
Kannst Du für die LEDs nicht die Spannung vor dem Regler verwenden? Oder 
den Regler für 4V auslegen und mit einem LDO nachregeln?

von Martin (Gast)


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Frank Q. schrieb:
> Deine 3V3 kommen doch bestimmt nicht aus einer Batterie sondern aus
> einem Spannungsregler.

Jein. Die 3V3 kommen aus einem Spannungsregler, der von einer Lipo Zelle 
gespeist wird und dient nur der Versorgung des uC.
Die LEDs will ich mit den ~3,6V direkt aus der Zelle speisen, wodurch 
eine direkte Ansteuerung über einen IO Port wohl nicht möglich ist.

Ich bin stets noch für weitere Vorschläge offen, noch ist die Hardware 
nicht in Produktion gegangen.^^

von Frank Q. (franki)


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Martin schrieb:
> Die LEDs will ich mit den ~3,6V direkt aus der Zelle speisen, wodurch
> eine direkte Ansteuerung über einen IO Port wohl nicht möglich ist.

Doch, doch.
Die LEDs haben je nach Farbe unterschiedliche Durchlaßspannungen, sodass 
sie bei 0,3V Versorgungsspannung keinen Strom fließen lassen und nicht 
leuchten.
Beispielsweise bleibt eine rote LED (2mA Typ) bei 0,75V noch dunkel.
Welcher µC soll's denn sein und wieviele LEDs?

von Martin (Gast)


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Ok hast recht, das bisschen Restspannung kann man ja als Off werten.

Es handelt sich um einen Tiny44 im MLF Gewand und 8 verschiedene LEDs 
mit 30 mA (zzgl. verbratene Leistung in Vorwiderständen), die per PWM 
gedimmt werden.
Ein Blick ins DB zeigt, der Tiny packt bis zu 40mA pro IO Pin und max 
200mA über GND.
Der Spannungsregler (LP2950) is bereits ein LDO und liefert 100mA.
Mit dem von Falk gezeigten Trick könnte man 2-3 der LEDs darüber 
versorgen. Vornehmlich die roten, die nur 2V benötigen.

Würde insgesamt geradeso hinkommen. Könnte man das so machen?

von Falk B. (falk)


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@  Martin (Gast)

>Es handelt sich um einen Tiny44 im MLF Gewand und 8 verschiedene LEDs
>mit 30 mA (zzgl. verbratene Leistung in Vorwiderständen), die per PWM
>gedimmt werden.

Hmmm.

>Ein Blick ins DB zeigt, der Tiny packt bis zu 40mA pro IO Pin

Das sind die absolute maximum ratings, also Kotzgrenze. Würde ich ungern 
machen. 20mA sind genug.

> und max 200mA über GND.

>Mit dem von Falk gezeigten Trick könnte man 2-3 der LEDs darüber
>versorgen. Vornehmlich die roten, die nur 2V benötigen.

Wenn, dann richtig.

>Würde insgesamt geradeso hinkommen. Könnte man das so machen?

Häng alle direkt an deine 3,6V. Aber die sind auch nicht konstant 
sondern ladezustandsabhängig. Hmmm . . .

von Frank Q. (franki)


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Martin schrieb:
> Würde insgesamt geradeso hinkommen. Könnte man das so machen?

Nicht 'Hmmm' sondern 'nein'. Der Spannungsabfall wird zu groß für einen 
AVR.
Abhängig von der Stückzahl der Kleinserie, könnte man auch die 
Platinenunterseite mit SMD bestücken - auch per Handbestückung. Das geht 
schneller, als hier lange herumzugrübeln :-)

von Martin (Gast)


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Frank Q. schrieb:
> Nicht 'Hmmm' sondern 'nein'. Der Spannungsabfall wird zu groß für einen
> AVR.
Ehrlich gesagt beruhigt mich diese Feststellung, mir wäre das auch zu 
heiss.

Frank Q. schrieb:
> Abhängig von der Stückzahl der Kleinserie, könnte man auch die
> Platinenunterseite mit SMD bestücken - auch per Handbestückung. Das geht
> schneller, als hier lange herumzugrübeln :-)

Eine Handbestückung ist für den Anfang sowieso geplant. Nur habe ich im 
Bereich Reflow Löten noch keinerlei Erfahrung und traue mir damit eine 
doppelseitige Bestückung mit Reflow noch nicht zu.
Es sei denn ich löte die FETs auf der anderen Seite per Hand... mal 
schaun.

Hätte da vielleicht jemand eine Art Referenz, was eine gutes Layout 
ausmacht? Momentan hat die Platine eine Größe von 22 x 25mm. (>Anhang)

Wenn jetzt noch die Unterseite zur Bestückung herangezogen wird, würde 
mich mal interessieren, ab welchem Punkt man es mit der Packungsdichte 
"übertreibt". ;)

von Martin (Gast)


Angehängte Dateien:

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hust Anhang vergessen ...

von Falk B. (falk)


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Naja, geht schon noch. Mal wieder ein USB-LED Gadget.

von Martin (Gast)


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Der Micro USB Buchse ist nur zum Aufladen des Lipos. ;)

von Sebastian (Gast)


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Mit Transistoren in SOT-323 (z.B. BSH121, PMF400UN) wäre es noch etwas 
kompakter und homogener. Die SOT-23 sehen ja riesig aus.

von Falk B. (falk)


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@  Sebastian (Gast)

>Mit Transistoren in SOT-323 (z.B. BSH121, PMF400UN) wäre es noch etwas
>kompakter und homogener. Die SOT-23 sehen ja riesig aus.

Nun übertreib mal nicht, der ist fast genauso breit, nur etwas kürzer 
(2,2mm zu 3mm). WENN dann gleich SC70 oder so, ala Si1902DL, dort sind 
sogar ZWEI drin.

MFG
Falk

von Martin (Gast)


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Die Si1902DL sind aber recht teuer, was die Ersparnis bei der 
Leiterplattenherstellung wieder zunichte macht. Ich werde wohl bei den 8 
"Riesen" bleiben.

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