Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik BC337-25 Basiswiderstand berechnen


von Andreas (Gast)


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Hi,
Ich hab einen BC337-25 Transistor und werd aus dem Datenblatt einfach 
nicht schlau... http://www.taydaelectronics.com/datasheets/A-153.pdf
Folgendes Vorhaben: Ich will einen Lüfter über den Transistor 
ein-/ausschalten. Wenn ich den Lüfter einfach so an 5V anschließe, messe 
ich bei Start ~50mA, dann geht er runter auf ~40mA. Gedacht habe ich mir 
die Schaltung folgendermaßen: Lüfter mit +5V direkt an den Raspberry Pi, 
GND an den Kollektor, Emitter an GND und Basis an einen GPIO (die geben 
beim Pi 3V3). Wie man den Basiswiderstand berechnet habe ich hier im 
Artikel selbstverständlich gelesen, nur hab ich keine Ahnung, wie hoch 
hFE bei dem Transistor in Sättigung ist, bzw wie ich das aus dem 
Datenblatt rauslesen kann... Bestimmt haben schon mehr Leute mit dem 
Transistor gearbeitet und können mir weiterhelfen.
Vielen Dank in Voraus
Andreas

: Verschoben durch Admin
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Andreas schrieb:
> Gedacht habe ich mir die Schaltung folgendermaßen:
> ... GND an den Kollektor, Emitter an GND ....
Hört sich logisch an. Jetzt dürfte dir klar sein, warum man als 
Elektroniker Schaltpläne zeichnet...

> Bestimmt haben schon mehr Leute mit dem Transistor gearbeitet und können
> mir weiterhelfen.
Nimm 2k2. Das passt dann schon...
(Man muss nicht aus jedem Furz eine Wissenschaft machen)

Oder weiter: Mit 3,3V und 2k2 hast du einen Basisstrom von ca. 1,4mA. 
Wenn du eine Stromverstärkung von geschätzt mindestens 250 hast, dann 
kommst du auf eine Übersteuerung von etwa 7 und das reicht allemal für 
dein Lüfterlein.

von Andrew T. (marsufant)


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Andreas schrieb:
> Hi,
> Ich hab einen BC337-25 Transistor und werd aus dem Datenblatt einfach
> nicht schlau... http://www.taydaelectronics.com/datasheets/A-153.pdf
> Folgendes Vorhaben: Ich will einen Lüfter über den Transistor
> ein-/ausschalten. Wenn ich den Lüfter einfach so an 5V anschließe, messe
> ich bei Start ~50mA, dann geht er runter auf ~40mA. Gedacht habe ich mir
> die Schaltung folgendermaßen: Lüfter mit +5V direkt an den Raspberry Pi,


Minus des Lüfter an den  GND an den Kollektor,

> Emitter an GND und Basis

über einen widerstand 2,2k.....5,6 k Ohm


> an einen GPIO (die geben
> beim Pi 3V3). Wie man den Basiswiderstand berechnet habe ich hier im
> Artikel selbstverständlich gelesen, nur hab ich keine Ahnung, wie hoch
> hFE bei dem Transistor in Sättigung ist, bzw wie ich das aus dem
> Datenblatt rauslesen kann...

-25 :ist die Verstärkungsklasse, bedeutet  ca. 160...320 fache 
Verstärkung so gaaaanz grob (Steht im Datenblatt sicher genauer).


5,6 kOhm führt schon zur Sättigung,

2.2 k wie von Lothar vorgeschlagen ebenfalls

von hFE (Gast)


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Hi Andreas,
das hFE steht doch im Datenblatt.
bei:
Ic = 100 mA; VCE = 1 V;
BC337-25 160 − 400

von Andreas (Gast)


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Vielen Dank erstmal für die schnelle Antwort. Klar muss man nicht aus 
allem eine Wissenschaft machen, aber ich würds schon irgendwie gern 
verstehen.. Wenn ichs jetzt nicht verstehe, muss ich beim nächsten Mal 
wieder fragen, oder machs falsch und was kaputt :-/

Lothar Miller schrieb:
> Andreas schrieb:
>> Gedacht habe ich mir die Schaltung folgendermaßen:
>> ... GND an den Kollektor, Emitter an GND ....
> Hört sich logisch an. Jetzt dürfte dir klar sein, warum man als
> Elektroniker Schaltpläne zeichnet...
>
Okay, jetzt, wo ich es mir selbst nochmal ansehe, merke ich, dass es 
wohl nicht ganz eindeutig war :D Gemeint war: Lüfter mit +Pol an +5V vom 
Pi, -Pol an den Kollektor, Emitter an GND vom Pi, Basis an einen GPIO.

>> Bestimmt haben schon mehr Leute mit dem Transistor gearbeitet und können
>> mir weiterhelfen.
> Nimm 2k2. Das passt dann schon...
> (Man muss nicht aus jedem Furz eine Wissenschaft machen)
>
> Oder weiter: Mit 3,3V und 2k2 hast du einen Basisstrom von ca. 1,4mA.
> Wenn du eine Stromverstärkung von geschätzt mindestens 250 hast, dann
> kommst du auf eine Übersteuerung von etwa 7 und das reicht allemal für
> dein Lüfterlein.

Kannst du mir kurz erklären, wie du auf die 250 kommst? Laut Datenblatt 
liegt hFE zwischen 160 und 400 und hier 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand steht, man soll 
die minimale hFE noch durch 2 bis 10 teilen...
Viele Grüße

von Karl H. (kbuchegg)


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Andreas schrieb:

> Kannst du mir kurz erklären, wie du auf die 250 kommst? Laut Datenblatt
> liegt hFE zwischen 160 und 400


250 liegt so schön zwischen 160 und 400 :-)

Im Ernst: du machst du eine Wissenschaft draus.
Das konkrete hFE DEINES Transistors müsstest du ausmessen. Und zwar 
unter DEINEN Betriebsbedingungen.

Zum einen gibt es da Fertigungstoleranzen. Zum anderen verändert sich 
das hFe auch mit dem Kollektor-Strom.

Wenn man konservativ ist, dann nimmt man immer den für einen 
schlechtesten Wert. In deinem Fall dein kleineren. Denn wenn es mit dem 
miesesten Transistor, den mit dem schlechtesten Verstärkungsfaktor 
funktioniert, dann funktioniert es auch mit Transistoren, die bessere 
Werte haben. Und das ausgerechnet du so ein Exemplar aus einer 
Montagsfertigung hast, das wäre schon ein blöder Zufall.

Wobei: bei deinen mA ist das alles nicht tragisch. Die sind aus Sicht 
des Transistors unter "ferner liefen", die er mit links wuppt. Ob der 
daher ein hFe von 170 oder doch von 172 hat, ist völlig wurscht. Zumal 
du dir ja sowieso eine Reserve einbaust, indem du das hFe noch durch 2 
oder 3 oder 4 oder .... dividierst.

> die minimale hFE noch durch 2 bis 10 teilen...

Daumen mal Pi.

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


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Und zu guter Letzt (weil es schon eine Wissenschaft ist):

Der Wert für  hFE (21) ist sogar Kollektrostromabhängig.

Sieht man sehr schön im vollständigen Datenblatt.

von Philipp L. (philipp_l89)


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FREILAUFDIODE! Da steht was von Lüfter, er braucht eine Freilaufdiode! 
:D
Geschaltet zwischen +5V und - des Lüfters, so dass der "Pfeil" der Diode 
Richtung den +5V zeigen!

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Philipp L. schrieb:
> FREILAUFDIODE! Da steht was von Lüfter, er braucht eine Freilaufdiode!
Wenn das ein elektronisch kommutierter Lüfter (wie eigentlich 99,9% 
aller Lüfter) ist, dann nicht...

von MaWin (Gast)


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Andreas schrieb:
> Wie man den Basiswiderstand berechnet habe ich hier im
> Artikel selbstverständlich gelesen, nur hab ich keine Ahnung, wie hoch
> hFE bei dem Transistor in Sättigung ist

Das ist eine gute Frage, denn im Gegensatz zu den hier Antwortenden
Lothar (Stromverstärkung von geschätzt mindestens 250),
Andrew Taylor (5,6 kOhm führt schon zur Sättigung),
hFE (hFE steht doch im Datenblatt BC337-25 160 − 400),
Karl Heinz (Das konkrete hFE DEINES Transistors müsstest du ausmessen)

hast du schon begriffen, daß im Schaltbetrieb nicht der im verhungernden 
linearen Betrieb angegebene hFE relevant ist, der zu hohem 
Spannungsabfall zwischen C und E führt, sondern ein anderer 
Stromverstärkungsfaktor der gar nicht hFE heisst.

Andreas schrieb:
> bzw wie ich das aus dem Datenblatt rauslesen kann..

Aus deinem leider gar nicht. Nimm ein vollständiges:
http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/ON%20Semiconductor%20PDFs/BC337%20Rev5.pdf
Du findest ihn im Sättigungsspannungsdiagramm Figure 5. “On” Voltages 
IB=IC/10, also 10.

Für 50mA brauchst du also 5mA, ein RPi liefert 3.3V, bei ca. 0.75V Ube 
macht das 2.5V und damit 510 Ohm.

Damit schaltet der Transistor sicher unter allen Betriebslagen durch so 
daß weniger als 0.1V an ihm hängen bleiben und dein Lüfter volle 5V 
bekommt und nicht bloss 4V wie es bei den falsch berechneten 2k2 wäre, 
die zu 1V Spannungsverlust am Transistor führen.

Vergleichst du übrigens die Datenblätter von OnSemi und Philips im 
einzigen angegebene Diagramm Figure 3. DC Current Gain, sieht der 
Philips viel besser aus. Es ist ein modernes Datenblatt. Moderne 
Datenblätter werden vom Marketing geschrieben. Die fragen die 
Entwickler, was an ihrem Chip besonders gut ist und sich von der 
Konkurrenz unterscheidet. Nur das wird dann im Datenblatt abgedruckt. 
Alles andere wird weggelassen. Das ermöglicht dem Hersteller, 
irgendeinen Chip ins Gehäuse zu setzen. Man kann davon ausgehen, daß 
inzwischen alle Kleinleistungstransistoren vom BC547 bis BC338 über 
2N3904 einfach denselben Chip bekommen, denn die Fertigungstechnik ist 
seit Jahrzehnten so gut, für alles ausreichend gute Eigenschaften zu 
vereien.

Bloss wer weiss schon, ob du einen modernen Chip von Philips bekommst 
oder einen echten BC338 lange Jahre gelagert. Daher hält man sich lieber 
an aussagekräftige Datenblätter und ignoriert das Geschwätz die Noobs 
die hier ohne Sachkenntnis antworten.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
> Daher hält man sich lieber an aussagekräftige Datenblätter und ignoriert
> das Geschwätz die Noobs die hier ohne Sachkenntnis antworten.
Ja, Andreas, so ist das.

> Damit schaltet der Transistor sicher unter allen Betriebslagen durch so
> daß weniger als 0.1V an ihm hängen bleiben und dein Lüfter volle 5V
> bekommt und nicht bloss 4V wie es bei den falsch berechneten 2k2 wäre,
> die zu 1V Spannungsverlust am Transistor führen.
Ich werde mal nachmessen, ob diese Prognose stimmt...

von Kai K. (klaas)


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>Vielen Dank erstmal für die schnelle Antwort. Klar muss man nicht aus
>allem eine Wissenschaft machen, aber ich würds schon irgendwie gern
>verstehen.. Wenn ichs jetzt nicht verstehe, muss ich beim nächsten Mal
>wieder fragen, oder machs falsch und was kaputt :-/

Im Schaltbetrieb läßt man üblicherweise einen Basistrom fließen, der 
1/20 bis 1/10 des Kollektorstroms beträgt. Schau dir dazu das Datenblatt 
des Transistors an. In deinem Fall also rund 3...5mA. Wenn der 
Raspberry-Ausgang ein 3,3V-Push-Pull ist und 0,7V an der 
Basis-Emitterstrecke hängen bleiben, brauchst du nach dieser Regel rund 
510..910R, wenn du einfache Normwerte verwenden willst.

Da 5mA für einen Push-Pull-Ausgang aber schon eine Menge Holz ist, 
kannst du den Basiswiderstand ruhig etwas vergößern. Der Transistor 
schaltet dann zwar nicht mehr voll in die Sättigung, aber als Schalter 
ist er wohl dennoch brauchbar. Deswegen ist 2k2 garnicht so verkehrt. 
Größer würde ich ihn aber nicht wählen. Du kannst die Geschichte ja nach 
dem Aufbau überprüfen und nachmessen, ob der Kollekoranschluß genügend 
weit heruntergeht.

von Andreas (Gast)


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Hi,
Ich nochmal. Ich hab jetzt einen Basiswiderstand von 2k2 und messe 4,95V 
parallel zum Lüfter und die 40mA in Reihe zum Lüfter. Sollte doch 
einigermaßen passen, oder?

Kai Klaas schrieb:
> Du kannst die Geschichte ja nach
> dem Aufbau überprüfen und nachmessen, ob der Kollekoranschluß genügend
> weit heruntergeht.

versteh ich leider grad nicht so ganz... was soll ich machen? Sorry, bin 
noch relativ neu mit dem Thema.


Eins noch: Ebenfalls an 5V habe ich noch ein HD44780-Display hängen. 
Wenn ich davon die Hintergrundbeleuchtung abstöpsle, komme ich auf die 
o.g. 4,95V. Wenn ich sie dran mache, fällt das ganze runter auf 4,75V. 
Wenn ich nur das Licht dran hab und den Lüfter weg, sind's ebenfalls 
4,95V. Nur beides zusammen lässt die Spannung wohl ein bisschen fallen. 
Ist da der Pi einfach zu schwach?

von Andreas (Gast)


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PS: Mit dem 2k2 Widerstand messe ich jetzt etwa 1,1mA Basisstrom und der 
Lüfter läuft mit 40mA...

von wendelsberg (Gast)


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Andreas schrieb:
> Ist da der Pi einfach zu schwach?

Wohl eher die Stromversorgung.

wendelsberg

von Schmunzler (Gast)


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wendelsberg schrieb:
> Andreas schrieb:
>> Ist da der Pi einfach zu schwach?
>
> Wohl eher die Stromversorgung.

Wenn du den Basiswiderstand grösser machst, sinkt der Stromverbrauch.

von Andreas (Gast)


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Schmunzler schrieb:
> wendelsberg schrieb:
>> Andreas schrieb:
>>> Ist da der Pi einfach zu schwach?
>>
>> Wohl eher die Stromversorgung.
>
> Wenn du den Basiswiderstand grösser machst, sinkt der Stromverbrauch.

Ja, aber wohl auch nur um 0,5mA oder so... bin übringens über's 
Wochenende afk, danach melde ich mich wieder, falls noch jemand was 
schreibt,
Viele Grüße

von Andrew T. (marsufant)


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Andreas schrieb:
> PS: Mit dem 2k2 Widerstand messe ich jetzt etwa 1,1mA Basisstrom und der
> Lüfter läuft mit 40mA...

Tja, dann wird er mit 5,6 k immer noch mit 39 mA..40mA laufen.

Oder vereinfacht gesagt: Es ist in einem ziemlich weiten Bereich egal, 
welchen Basiswiderstand zu wählst.

Du kannst den Transistor schlicht in Sättigung bringen, oder eben "ganz 
doll in Sättigung".  Ob die Uce von 0,1 oder 0,2 V dann den für Dich 
entscheidenden Unterschied machen:
Sag selber, was macht das für Deine Lüfter?

Du kannst natürlich auch weiterhin hier im Forum auf die üblichen 
gegenteiligen Meinung der mehr bzw. weniger bornierten Poster achten. 
chacun a son gout.




> Nur beides zusammen lässt die Spannung wohl ein bisschen fallen.
> Ist da der Pi einfach zu schwach?

Eher liegt es wohl an deiner Stromversorgung und der Leitungsführung -- 
je mehr düne Drähte zwischen Netzteil und Platine, desto eher gegen da 
mal 0,1...0,2V weg.

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