Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zu Angabe im Datenblatt LTC1661


von Michael B. (planlessmichi)


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Hallo zusammen,

kann mir bitte einer von Euch erklären, was ich mir unter den 
angegebenen Daten im Datenblatt des LTC1661 (DA-Wandler) vorstellen 
kann, die ich als Screenshot hier mit angefügt habe?

Verstehe ich "Short-Circuit Current Low" richtig, dass damit gemeint 
ist, dass der DAC-"Ausgang" dann 0V "liefert" und eine externe 
Beschaltung dann den Pin mit "typisch" 25mA belasten darf (also Strom IN 
den DAC fließt) und unter "Short-Circuit Current High", dass der Ausgang 
dann bei Vout = Vcc (z.B. 5V) "typisch" 19mA liefert (also Strom AUS dem 
DAC kommt)?

Hintergrund der Frage: Ich möchte mit dem DAC einen Transistor (BD435) 
ansteuern, an dem ein Motor hängt. In einer Testschaltung habe ich 
gemessen, dass ich ca. 6mA Basis-Strom (klassische Emitter-Schaltung) 
benötige, um den Transistor nahezu voll durchzusteuern...

Die Frage ist jetzt: Verstehe ich die Angaben richtig und kann der 
ausgesuchte DAC den Transistor direkt ansteuern (mit einem kleinem 
Widerstand zwischen DAC und Basis), oder benötige ich doch lieber noch 
einen kleinen "Treiber" (OPV oder dergleichen)?

Wäre super, wenn mir das einer von Euch "übersetzen" könnte.

Vielen Dank im voraus und noch ein schönes Wochenende,
Michael

von Helmut S. (helmuts)


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Dein Ausschnitt zeigt den Kurzschlussstrom. Das ist aber nicht der Strom 
mit dem du den DAC belasten sollst. Auf Seite 5 im Datenblatt siehst du 
die Spannungsänderung als Funktion der Last.
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1661fa.pdf

> 6mA Basis-Strom (klassische Emitter-Schaltung)
benötige, um den Transistor nahezu voll durchzusteuern...

Soll das ein "Schätzeisen" werden?
Wie sieht denn deine Schaltung aus?

von Michael B. (planlessmichi)


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Die Diagramme habe ich mir natürlich vorher schon angeschaut, aber genau 
da liegt ja gerade mein Problem begraben.

Einen Schaltplan gibt es noch nicht; ich bin ja gerade erst dabei, das 
Teil zu entwerfen. Alle anderen Dinge (USB, MC,...) habe ich schon 
mehrfach umgesetzt und stellen für mich jetzt kein Problem dar; nur habe 
ich noch nie einen DAC verwendet. Warum soll ich also mit den einfachen 
Dingen anfangen, um dann am Ende evtl. sehen zu müsen, dass der Teil, 
den ich aus Schwierigkeitsgründen bisher ignoriert habe, jetzt der Grund 
dafür ist, doch das ganze Projekt einzustampfen? Klingt jetzt 
überdramatisiert, aber ich fange lieber mit den "schwierigen" Dingen an, 
weil ich von dem Rest weiß, dass es - irgendwie - schon klappen wird.

Zu den Diagrammen (und meinem Problem damit): Da wird immer von SINK und 
SOURCE geredet.... Wenn ich mir jetzt das "Mid-Scale Output Voltage
vs Load Current"-Diagramm anschaue (das Teil in der Mitte).... Ich kann 
- da eben noch nie mit DAC gearbeitet - leider nur vermuten, warum da 
Iout auch negativ ist...
Das ist wohl, wenn das Teil so verbaut wurde, dass eine höhere Spannung 
von außen an dem Pin anliegt und somit Strom in den DAC fließen würde. 
Allerdings würde ich die linke Seite von diesem Diagramm dann mit "SINK" 
und nicht mit "SOURCE" bezeichnen... Also vermutlich ist es doch anders 
gemeint?! :-( Ansonsten bleibt die Spannung bis zu ca. +15mA stabil 
genug.

Zu meinem geplantem "Teilschaltplan"...
Den - für mein bisheriges Verständnis - wichtigen Teil habe ich oben ja 
schon beschrieben (wenn auch nicht gezeichnet):
DAC-Output (5Vcc) -> Widerstand(ca.470 Ohm) -> Basis BD435.
Somit sollte ich - nach meinem DAC-Anfängerverständnis nach - einen 
Basisstrom von bis zu:
(5V-0.7V)  /470 Ohm = 9mA
erreichen können. Das sind 50% mehr, als ich benötige und nur knapp die 
Hälfte von dem, was der DAC - und wieder: nach meinem Verständnis - ohne 
Probleme liefern kann.

Die Frage ist jetzt: Liege ich da komplett falsch oder nicht?

von Helmut S. (helmuts)


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Ich weiß immer noch noch nicht was du bauen willst.
Einen Transistor steuert man doch nicht allein über den Basisstrom, wenn 
man eine präzise Stromquelle bauen will. Soll das jetzt eine 
Spannungsquelle oder eine Stromquelle mit viel Leistung werden?
Zeige bitte die Schaltung die hinter dem DAC kommt und bitte nicht mit 
Worten sondern mit einer Skizze.

von spontan (Gast)


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>Das sind 50% mehr, als ich benötige und nur knapp die
>Hälfte von dem, was der DAC - und wieder: nach meinem Verständnis - ohne
>Probleme liefern kann.

Ein Kurzschlußstrom ist das Maximale was ein Baustein liefern kann, 
nicht das, was er ohne Probleme liefert.

Du scheinst ein gewaltiges Design-Problem zu haben.

Was willst Du mit einem DAC-Ausgang an einem Transistor mit nicht exakt 
spezifizierter Stromverstärkung? Willst Du den Transistor als Schalter 
betreiben, so brauchst Du keinen DAC. Willst Du den Transistor als 
Linearregler betreiben, so geht das etwas anders, da muß er in eine 
Rückkopplung einbezogen werden.

Was soll es werden?

von Michael B. (planlessmichi)


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Werden soll das - wie oben ja schon geschrieben - eine kleine 
Motorsteuerung;

Da es ohne Zeichnung wohl nicht verständlich genug ist, habe ich jetzt 
mal was "skizziert". Evtl. müsste dann noch ein kleiner 
Emitterwiderstand rein... Aber so in etwa ist der Teil gedacht, an dem 
ich gerade "hänge".
Die Steuerung läuft dann so, dass ich die Geschwindigkeit des Motors 
auslesen kann und entsprechend "nachregele".

Ich hoffe, dass jetzt so ungefähr klar ist, was ich beabsichtige...
Der Transistor soll übrigens nicht als Schalter, sondern als 
Linearregler dienen...

von spontan (Gast)


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>Der Transistor soll übrigens nicht als Schalter, sondern als
>Linearregler dienen...

Dann bau es auch so. Die Skizze ist auf alle Fälle als Linaer-Regler 
ungeeignet.

Motoren steuert man aber vernünftiger über PWM. Informier Dich doch 
lieber in dieser Richtung.

von Michael B. (planlessmichi)


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LOL, 4 (Fremd-)Beiträge und schon ist es soweit :-) Ich hatte mit mir 
selbst schon fast eine Wette abgeschlossen, wann die ersten 
PWM-Meldungen kommen.

Also um es kurz zu machen: Ich will hier keine PWM machen; 
Verlustleistung ist mir bei DIESEM Projekt ziemlich egal.
Ja, ich kenne PWM und nehme es auch sonst her; aber nicht hier und 
jetzt. Ich hoffe sehr, dass Ihr das respektieren könnt und jetzt nicht 
die gleiche Geschichte passiert, wie bei den unzähligen Threads, bei 
denen es genaus anfing und am Ende dann offen blieb, weil jeder meinte, 
nur Hilfe bei PWM anbieten zu wollen...

Nehmen wir es einfach als Projektvorgabe, auf PWM verzichten zu 
müssen...
(Hintergrund: Es sind Motoren mit integrierter Elektronik, die mit PWM 
nicht sicher klarkommen; zumindest so unsicher genug, dass ich es nicht 
riskieren will, am Ende eine Platine zu haben, die nicht geht.)

Was ich eigentlich vermeiden wollte war, so einen LTC1661 einfach mal so 
fliegend verbauen zu müssen, um dann Testmessungen für die endgültige 
Platine zu haben... Ist ja doch eher klein und "zerbrechlich", das 
Teil...

von Pspice Fan (Gast)


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Zu Deiner Anfangsfrage:

Bei "short circuit current low" gibt der DAC 0 V aus. Der Pin wird mit 
einem Kurzschlussdraht mit 5 V verbunden. Über diesen Draht fließt dann 
der spezifizierte Strom (in den DAC hinein).
Entsprechend ist der DAC-Ausgang bei "short circuit current high" auf 5 
V und wird gegen 0 V (GND) kurzgeschlossen. Der Strom fließt also aus 
dem DAC hinaus.

Hier werden realitätsnahe Kurzfälle spezifiziert.

von Michael B. (planlessmichi)


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@Pspice Fan:
Vielen Dank! Das ist doch mal eine kurze und verständliche Antwort, die 
mir in der Tat weiterhilft. Zumindest bekomme ich dann schon etwas mehr 
"theroretisches" Verständnis...

von spontan (Gast)


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>LOL

Solche Antworten freuen immer ungemein. Ist wohl für viele ein Problem 
die nettiquette einzuhalten.

von Michael B. (planlessmichi)


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spontan schrieb:
> Solche Antworten freuen immer ungemein. Ist wohl für viele ein Problem
> die nettiquette einzuhalten.

??? Entschuldige bitte; mir war nicht bewusst, dass ich Dir durch ein 
spontantes Lächeln irgendwie auf die Füße trete. Ich hatte halt beim 
Lesen diese "Ha, ich ha's doch gewusst: Keine Hilfe bei meinem Problem, 
nur wieder 'Besser-PWM'"-Reaktion und da musste ich halt schmunzeln, 
weil ich damit schon - früher oder später - gerechnet hatte...

Also ums es kurz zu machen: Entschuldige bitte das "LOL". Ich fand's 
wirklich nicht beleidigend.

Es ist nur so, dass das hier beschriebene Thema wirklich nur ein ganz 
kleiner Teilausschnitt von dem ganzen Projekt ist und ich es - auch 
schon bei den anderen Threads, anderer Leute zu dem gleichen Thema - 
immer wieder beobachten muss, dass einen viele Leute lieber umstimmen, 
statt helfen wollen, ohne einen Gesamtüberblick zu haben.

Bei einer Frage: "Geht denn nicht evtl. auch PWM? Das wäre einfacher" 
hätte ich vermutlich auch nicht so gegrinst, wie bei "alles ungeeignet; 
informier Dich mal über PWM".

Also nochmals: Entschuldige bitte.

von Helmut S. (helmuts)


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So ähnlich wie im Bild hätte ich das gemacht. Ich würde allerdings eher 
einen N-MOSFET statt dem bipolaren Transistor nehmen. Mit den 
angehängten Dateien kannst du die Schaltung mit LTspice simulieren.

von Michael B. (planlessmichi)


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Hallo Helmut,

das haut mich jetzt aber komplett vom Hocker! Vielen, vielen Dank für 
die Bemühungen! Ich habe mir eben mal dieses "LTSpice" installiert und 
bisschen herum experimentiert...
Das wird dann wohl noch ein Lehrgang :-)
Aber das Grid hat am Ende dann die gleichen Kurven dargestellt :-)

Darf ich Deine Schaltung so übernehmen? Wenn ich das richtig sehe, dann 
wird der DAC gar nicht mehr belastet und der Transistor bekommt auch 
noch eine Regelung (und quasi einen Treiber durch den OPV)?!

Eine Frage noch zu der Schaltung (und meinem LTSpice-Fachwissen :-)):
Du hast da einen TS912 verwendet... Wenn ich im LTSpice jetzt einen OPV 
hinzufügen möchte, dann finde ich keinen TS912...
Ist das ein "genereller", den Du dann einfach zu TS912 umbenannt hast, 
oder gibt es da evtl. zusätzliche Bibliotheken (xopamp_st2.asy)? 
Hintergrund der Frage: Ich habe hier einige LM358 für die Aufgabe 
vorgesehen gehabt und wollte mal testen, ob die sich genauso gut 
verhalten...

Also nochmals schon mal vielen Dank!

von Helmut S. (helmuts)


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> Darf ich Deine Schaltung so übernehmen? Wenn ich das richtig sehe, dann
wird der DAC gar nicht mehr belastet und der Transistor bekommt auch
noch eine Regelung (und quasi einen Treiber durch den OPV)?!

Meine Schaltungen darf natürlich jeder nehmen dem sie gefallen.

Ich habe dir die Simulation mit dem LM358 angehängt. Du solltest im 
Datenblatt nachschauen ob der genug Strom kann. Falls nicht, müsstest du 
einen zweiten Transistor einfügen (Darlington-Schaltung).
Das Modell LM358.101 für den LM358 habe ich auf der Webseite von TI 
geholt. Dieses Modell hat die Pin-Reihenfolge des Symbols opamp2.asy das 
bereits in LTspice Bibliothek [Opamps] vorhanden ist. Deshalb braucht 
man da kein eigenes Symbol.

von Helmut S. (helmuts)


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Nachschlag:
Man kann auch die Verlustleistung im Transistor anzeigen.

Simulation ausführen. Wenn fertig, dann die Alt-Taste drücken und 
halten. Kursor im Schaltplan über das Bauteil fahren. Es erscheint ein 
Thermometer-Icon. Linke Maustaste klicken. LTspice zeichnet dann mit der 
Formel zur Leistungsberechnung.

Tipp: Du solltest dem Transistor einen kleinen Kühlkörper spendieren.

von Michael B. (planlessmichi)


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@Helmut:
Super; da hab ich mich gerade wieder aufgerafft, da haust Du mich schon 
wieder vom Hocker :-) Nochmals vielen Dank für die letzten beiden Posts.

Die Info mit der Verlustleistung ist prima. Danke!

Aber... Verstehe ich das richtig, dass es nur 600mW sein sollen?
Ich habe den Testaufbau mal eine Stunde laufen lassen... Den Transistor 
habe ich dabei so angesteuert, dass 5V am Motor anlagen (also ca. 7V im 
Transistor verbraten werden)... Unter 5V lief der Motor nicht mehr...
Der Transistor hat sich dabei von 26 auf 38 Grad erwärmt - ohne 
Kühlkörper; wärmer wurde er dann nicht mehr...

Den BD435 habe ich in der Liste einfach nur deswegen ausgesucht, weil 
das derjenige mit der größten Leistung war (36W)...

von Helmut S. (helmuts)


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Die 600mW gelten, wenn mein einfaches Motormodell mit dem 60Ohm 
Widerstand stimmt. Du müsstest mal die Kennlinie I(Umotor)aufnehmen. 
Dann könnte man das in LTspice nachbilden.

Ptransistor = Uce*Imotor + Ibasis*Ube
--------------------------------------

Ein Transistor im TO-126 Gehäuse hat einen thermischen Widerstand Rthja 
von 100°/W ohne Kühlkörper. Rthjc ist ca. 3°/W. Rthja ist junction to 
ambient. Rthjc ist junction to case.

Bei 600mW bedeutet das einen Temperaturerhöhung um 60°.

Die 36W erreicht man nur, wenn man den Transistor auf einen 
supergekuhlten(Wasser) Kühlkörper schraubt dessen Oberflächentemperatur 
auf 25°C gehalten wird.

von Michael B. (planlessmichi)


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Ich werde mich mal in dieses LTSpice einarbeiten. U.a. damit ich weiß, 
wo ich solche Parameter dann eintragen muss... Und und und... Scheint ja 
ein tolles Tool zu sein...

600mW -> 60° ? Wau... Schon erstaunlich wieviel Leistung eigentlich 1W 
ist...

Dass ich den Transistor nicht mit 36W belasten kann - schon gar nicht 
ohne Kühlung - ist mir schon klar. Etwas "großzügig geschätzt" war die 
Überlegung einfafch nur, dass ein 4A-Transistor bei einer 
100mA-Belastung wohl einen kühleren Kopf behält, als einer der nur für 
500mA ausgelegt ist...

Trotzdem war die Planung die, dass ich 4 Stück (2x2) liegend montiere 
und über alle 4 dann einen "V 5619B" Kühlkörper montiere (so schimpft 
sich das Teil zumindest bei Reichelt)... Der hat mechanisch halt genau 
gepasst.... Ob er mit "13K/W" auch was ausrichtet, weiß ich nicht... 
Aber dafür war dann auch der Test, komplett ohne Kühlkörper...

Also Helmut, nochmals vielen Dank! Du hast mir wirklich sehr geholfen!

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