Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor per PWM Steuern


von KoE (Gast)


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Guten Tag,

Ich versuche per Atttiny45 eine PWM Steuerung für einen PC-Lüfter zu 
erstellen.

PC-Lüfter : DC+12V / 0.35A

Bitte die Rot Markierten Bauteile für 1. Frage ignorieren. Also +12V 
währe direkt am Collecter angehängt.

1. Ist dieser aufbau Korrekt ?
- Darf ich die Basis eines Transistors direkt an den uC Ausgang 
anhängen, oder sollte ich einen Vorwiderstand benutzen.
- Wenn etwas Falsch am Aufbau ist dann bitte dazu schreiben warum es 
Falsch ist und wie ich es besser machen könnte / sollte.

2. Sobald ich den Motor anschliesse wie Rot eingezeichnet und den 
Emmiter direkt auf 0V hänge. Funktioniert die Schaltung einwandfrei.

Warum funktioniert die Schaltung nicht umgekehrt ?

Ich habe so meine Probleme mit Tranistoren.. keine Ahnung warum aber ich 
versteh die dinger einfach nicht. Hab mir diese immer wie Schalter 
vorgestellt aber jemand hat gesagt ein Transistor ist ein 
Stromverstärker und kein Schalter. Nur wie soll ich mit einem 
"Stromverstärker" etwas schalten?

Datenblatt:
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheets2/13/132747_1.pdf

3. Gerade beim Datenblatt habe ich enorm mühe da den Arbeitspunkt 
rauszulesen.
Der Transistor sollte ja in der Sättigung sein. Daher gehe ich von der 
Figur 8. aus VCE sat vs. IB bin ich da wenigstens richtig ?


4. Wie ist die Leerlaufdiode zu Dimensionieren ?
- Muss die Sperrspannung über +12V liegen ?
- Wie viel Strom sollte sie aushalten ?

Freundliche Grüsse
KoE

von Helmut S. (helmuts)


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> 1. Ist dieser aufbau Korrekt ?

Nein.

Du benötigst noch eine PNP-Transistor dessen Emitter an +12V hängt. 
Dessen Kollektor geht an + vom Lüfter.
Den NPN-Transistor benutzt du als Inverter und steuerst damit den 
PNP-Transistor an.

von KoE (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Du benötigst noch eine PNP-Transistor dessen Emitter an +12V hängt.
> Dessen Kollektor geht an + vom Lüfter.
> Den NPN-Transistor benutzt du als Inverter und steuerst damit den
> PNP-Transistor an.

Sehr schön und warum genau muss ich einen PNP benutzen ?

von Helmut S. (helmuts)


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> Sehr schön und warum genau muss ich einen PNP benutzen ?

Weil du sicher eine 12V-PWM machen willst.

Deine Schaltung kann nur eine 4V-PWM und somit wird P=8V*Imittel im 
NPN-Transistor verheizt. Es ist nicht Sinn einer PWM das Doppelte der 
Motorleistung im Transistor zu verheizen. Dann kann man die PWM gleich 
weglassen.

: Bearbeitet durch User
von Frickelfritze (Gast)


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KoE schrieb:
> 1. Ist dieser aufbau Korrekt ?

12V wird der Eingang PB2 nicht gut vertragen.

von Joachim B. (jar)


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M1 wird immer ca,. 0,7V weniger als die Basis bekommen und die bekommt 
maximal aus dem Treiber VCC = 5V mehr kommt an der Basis halt nicht an 
und am Emitter liegt demzufolge 0,7V weniger an NPN also - ein Silizium 
PN Übergang kann man sich als Diode vorstellen.

Deswegen kann nur der M2 funktionieren, entweder der Transistor schaltet 
den Collector auf GND dann hat man zwischen + und - vom Motor M2 die 
ganze Spannung, wenn der M1 überbrückt wird, nur dann kann der 
Transistor den Collector nach GND schalten.

Ist eigentlich simpel.

von Pink S. (pinkshell)


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von Teo D. (teoderix)


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Joachim B. schrieb:
> Deswegen kann nur der M2 funktionieren, entweder der Transistor schaltet
> den Collector auf GND dann hat man zwischen + und - vom Motor M2 die
> ganze Spannung, wenn der M1 überbrückt wird, nur dann kann der
> Transistor den Collector nach GND schalten.

Da gust Du noch Dabla vom µC was der Port max. verträgt und berechnest 
für diesen Basisstrom, den Widerstand. Wie steht im Link von pinkshell.
Als Freilaufdiode würde ich ne 1N400x o.ä. nehmen. (bin mir aber nicht 
sicher ob's bei PC-Lüftern überhaupt nötig is)

Wieso? Steht alles in den Artikeln hier. Viele dürften für Dich 
interessant sein, viel Spaß beim Schmökern.

von Sebastian S. (amateur)


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Du solltest mal eine Pupille auf die Grundschaltungen des Transistors 
schmeißen.
Die Schaltung besteht auf ein Minimum (ca.) von 0,7V Ube. Wenn 
unterstelle, dass aus dem µP 5V Schaltspannung herauskommen, so kommt 
Dein Motor nicht über (ca.) 4,3V hinaus;-)
Zum anderen hat Dein Liebling eine "saumäßige" Stromverstärkung, kann 
also aus den vielen Ampere, die Dein µP liefert, nicht viel mehr 
machen;-)

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von KoE (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> Du solltest mal eine Pupille auf die Grundschaltungen des
> Transistors
> schmeißen.
> Die Schaltung besteht auf ein Minimum (ca.) von 0,7V Ube. Wenn
> unterstelle, dass aus dem µP 5V Schaltspannung herauskommen, so kommt
> Dein Motor nicht über (ca.) 4,3V hinaus;-)
> Zum anderen hat Dein Liebling eine "saumäßige" Stromverstärkung, kann
> also aus den vielen Ampere, die Dein µP liefert, nicht viel mehr
> machen;-)

Ich habe nochmal alles mit dem Multimeter kontrolliert. Habe den Lüfter 
jetzt im "Rot-Eingezeichneten" betrieb. Dieser läuft auch.

bei 100% habe ich über dem Motor eine Spannung von 12V / 0.28A.
bei 0% habe ich über dem Motor eine Spannung von 1.2V.. naja hier kann 
ja schon mal was nicht stimmen.

am uC-Ausgang habe ich bein 100% nur 0.7V
bei 0% habe ich 0V.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wie_kann_ich_mit_5V_vom_Mikrocontroller_12V_und_mehr_schalten.3F

Habe dies nun angeschaut. Ich gehe davon aus das ich den Motor schalten 
sollte wie bei "Schalten gegen +12V" beschrieben.

Der einzige unterschied ist das die Basis dann auch an 12V angeschlossen 
ist anstatt den 5V vom uC.

Werde dieses morgem mal aufbauen.

von KoE (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> Du solltest mal eine Pupille auf die Grundschaltungen des Transistors
> schmeißen.
> Die Schaltung besteht auf ein Minimum (ca.) von 0,7V Ube. Wenn
> unterstelle, dass aus dem µP 5V Schaltspannung herauskommen, so kommt
> Dein Motor nicht über (ca.) 4,3V hinaus;-)
> Zum anderen hat Dein Liebling eine "saumäßige" Stromverstärkung, kann
> also aus den vielen Ampere, die Dein µP liefert, nicht viel mehr
> machen;-)

Ok ich habe jetzt so einiges nachgelesen. Was mich stutzig gemacht hat 
ist ( siehe neues Schema ):

Ich betreibe diesen Transistor im prinzip als "Schalter". Für einen 
Schalter spielt es keine rolle ob dieser Vor der Last oder nach der Last 
eingebaut wird. Daher habe ich mir gedacht es sei doch egal ob ich nun 
einen NPN oder PNP Transistor verwende. Bis ich über Folgendes 
gestolpert bin:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#PNP.2FNPN_als_Schalter.2C_wohin_mit_der_Last.3F

Bei Schaltanwendungen darf der Basisstrom nicht durch die Last fließen

Diese Antwort habe ich gesucht.

Naja für mich ist dies immer noch nicht ganz einleuchtend. Wenn ich 
einen Basisstrom von 20mA habe Spielt es doch keine Rolle ob dieser mit 
durch die Last fliesst ? Oder was ist der "negative Effekt" wenn ich den 
Basisstrom durch die Last fliessen lasse ?

Noch eine kleine Frage: Spielt es eine Rolle was für eine Spannung an 
der Basis anliegt ?  Z.b Schalte ich ja im Schema 12V sollten da auch 
12V an der Basis anliegen oder Spielt dies keine Rolle solange der Strom 
stimmt ?

von Joachim B. (jar)


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KoE schrieb:
> Noch eine kleine Frage: Spielt es eine Rolle was für eine Spannung an
> der Basis anliegt ?  Z.b Schalte ich ja im Schema 12V sollten da auch
> 12V an der Basis anliegen oder Spielt dies keine Rolle solange der Strom
> stimmt ?

Ein Transistor ist kein Schalter und 12V Ube verträgt er nicht ist beim 
NPN ja "nur" eine Diode in Durchlassrichtung, ohne einige Grundlagen 
gehts halt nicht.

von Clemens L. (c_l)


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KoE schrieb:
> Wenn ich einen Basisstrom von 20mA habe Spielt es doch keine Rolle ob
> dieser mit durch die Last fliesst ? Oder was ist der "negative Effekt"
> wenn ich den Basisstrom durch die Last fliessen lasse ?

Über Basis/Emitter fällt immer ca. 0,7 V ab. Das bedeutet, dass dann 
auch über Kollektor/Emitter diese 0,7 V abfallen (und unnötig Energie 
verbraten), außer du spendierst der Basis eine eigene 
Spannungsversorgung, die noch höher(NPN)/niedriger(PNP) als der 
Kollektor ist.

von Harald W. (wilhelms)


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KoE schrieb:

> Für einen Schalter spielt es keine rolle ob dieser Vor der Last
> oder nach der Last eingebaut wird.

Das ist zwar im Prinzip richtig, für die Ansteuerung dieses
"Schalters" spielt das aber schon eine Rolle.

von Joachim B. (jar)


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Clemens L. schrieb:
> Über Basis/Emitter fällt immer ca. 0,7 V ab. Das bedeutet, dass dann
> auch über Kollektor/Emitter diese 0,7 V abfallen

echt jetzt?

und wie kommen dann Uce sat mit 0,1V bei Ube >> 0,1V Uce sat zustande?

Ich glaube ich muss bei dir noch mal in die Lehre gehen.

: Bearbeitet durch User
von Clemens L. (c_l)


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Joachim B. schrieb:
> Clemens L. schrieb:
>> Über Basis/Emitter fällt immer ca. 0,7 V ab. Das bedeutet, dass dann
>> auch über Kollektor/Emitter diese 0,7 V abfallen
>
> echt jetzt?

Im Kontext der Kollektorschaltung.

von Norbert (Gast)


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Harald W. schrieb:
> KoE schrieb:
>
>> Für einen Schalter spielt es keine rolle ob dieser Vor der Last
>> oder nach der Last eingebaut wird.
>
> Das ist zwar im Prinzip richtig, für die Ansteuerung dieses
> "Schalters" spielt das aber schon eine Rolle.

Könntest du das näher erläutern?

von Joachim B. (jar)


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Clemens L. schrieb:
> Im Kontext der Kollektorschaltung.

dann schreib das doch, also muss ich nicht neu lernen! Danke dafür

Clemens L. schrieb:
> Über Basis/Emitter fällt immer ca. 0,7 V ab. Das bedeutet, dass dann
> auch über Kollektor/Emitter diese 0,7 V abfallen

ist aber trotzdem falsch, Uce kann sehr viel höher sein als 0,7V und hat 
mit der Emitterspannung nix zu tun, in der Collectorschaltung ist die Ue 
immer 0,7V kleiner als die Ub, egal wie groß die Uc ist.

: Bearbeitet durch User
von KoE (Gast)


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Clemens L. schrieb:
> KoE schrieb:
>> Wenn ich einen Basisstrom von 20mA habe Spielt es doch keine Rolle ob
>> dieser mit durch die Last fliesst ? Oder was ist der "negative Effekt"
>> wenn ich den Basisstrom durch die Last fliessen lasse ?
>
> Über Basis/Emitter fällt immer ca. 0,7 V ab. Das bedeutet, dass dann
> auch über Kollektor/Emitter diese 0,7 V abfallen (und unnötig Energie
> verbraten), außer du spendierst der Basis eine eigene
> Spannungsversorgung, die noch höher(NPN)/niedriger(PNP) als der
> Kollektor ist.


Also so wie du das schreibst habe ich ja egal bei welcher Schaltungsart 
einen Spannungsabfall zwischen BE=0.7V demzufolge auch bei CE=0.7V ?
( Ausser es wird bei der Basis eine eigene Spannungsversorgung 
angeschlossen.)

Daher verstehe ich immer noch nicht warum man den Basis-Emitter Strom 
nicht druch die Last fliessen lassen sollte ( siehe Schaltung 3 )?

... Hmm oder willst du mir damit sagen das über die Strecke CE=0.7V 
Spannungsabfall habe und dann der Last nur noch 11.3V zur Verfügung 
steht. Somit wenn ich RL zwischen +12V und Collector anschliesse dieser 
Spannungsabfall nicht die Last beeinflusst ? Damit hat die Last die 
ganzen 12V zur Verfügung ?

Vielen Dank an alle für die Hilfe!

von Joachim B. (jar)


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KoE schrieb:
> Daher verstehe ich immer noch nicht warum man den Basis-Emitter Strom
> nicht druch die Last fliessen lassen sollte ( siehe Schaltung 3 )?

das geht ja, am Emitter liegt 0,7V weniger an als an der Basis und dort 
liegen 12V ergo sind am Emitter 0,7V weniger also 11,3V und das ist 
meist kein Problem!

Aber in deiner ersten Schaltung bekommt die Basis nur 5V aus dem IC und 
damit kann die Emitterspannung nie über 5V-0,7V sein, ergo nur maximal 
4,3V

Das hat mit dem Strom nur am Rande zu tun, denn zum Strom gehört auch 
Spannung.

von W.A. (Gast)


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KoE schrieb:
> Daher verstehe ich immer noch nicht warum man den Basis-Emitter Strom
> nicht druch die Last fliessen lassen sollte ( siehe Schaltung 3 )?

Überleg mal, welche Spannung der µC am Ausgang liefern kann, welche 
Spannung über der Last abfällt und welche Spannung dann am Emitter 
liegt.

von KoE (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> KoE schrieb:
>> Daher verstehe ich immer noch nicht warum man den Basis-Emitter Strom
>> nicht druch die Last fliessen lassen sollte ( siehe Schaltung 3 )?
>
> das geht ja, am Emitter liegt 0,7V weniger an als an der Basis und dort
> liegen 12V ergo sind am Emitter 0,7V weniger also 11,3V und das ist
> meist kein Problem!
>
> Aber in deiner ersten Schaltung bekommt die Basis nur 5V aus dem IC und
> damit kann die Emitterspannung nie über 5V-0,7V sein, ergo nur maximal
> 4,3V
>
> Das hat mit dem Strom nur am Rande zu tun, denn zum Strom gehört auch
> Spannung.

Ok ich glaube das muss ich eher wie ein "Spannungsteiler" betrachten. 
Ich habe gedacht das ich die Spannung die an der Basis Anliegt "nur zum 
Schalten des Tranistors" benötige. Ich habe mir halt vorgestellt das ich 
nacher am Emitter die 12V von Uc Habe. Da der "Schalter" ja 
durchgeschaltet ist.

Aber anscheinend ist die Spannung am Emitter(max) = UBe - 0.7V
Und genau darum Läuft der Motor auch nicht... da dort eine zu geringe 
Spannung anliegt.

Besten Dank.

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