Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Festspannungsregler oder Netzteil


von Patrick D. (patrickd78)


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Hallo zusammen,

ich bräuchte mal Hilfe von euch.

Ich habe einen Attiny45 mit einem Lichtprogramm programmiert und 
folgendes zusammengelötet :
(Leider hab ich keinen Schaltplan zur Hand daher versuche ich das mal zu 
erklären)

Es werden 12 Volt auf einen 7805CV eingespeist.An den 12 Volt hängt ein 
Kondensator mit 33µF und am Ausgang hängt ein Kondensator mit 0,1µF. So 
stand es im Datenblatt vom 7805.
Die 5 Volt versorgen nun den Attiny welcher wiederum mit jedem Ausgang 
einen  NPN Transistoren ansteuert (also 5 Stück) welche dann die 12 Volt 
für die Beleuchtung durchschalten. Jeder Transistor schaltet ein 
Birnchen mit 12V 1W.
Die Schaltung funktioniert auch einwandfrei, aber der 7805 wird sehr 
heiß.
Da das ganze in auf einer Modellbahn im Haus eingebaut werden soll habe 
ich etwas Angst das durch die Hitze die Häuser anfangen zu Schmelzen.
Würde es etwas bringen den 7805 welcher 1A hat mit einem zu ersetzen der 
2A hat, oder ist die Hitzeentwicklung etwa gleich (Die Leistung die 
verbrannt werden muss ändert sich ja nicht)
Gibt es eine andere Möglichkeit auf der Platine die 12 Volt auf 5 Volt 
zu reduzieren oder sollte ich lieber zu der 12 Volt Zuleitung die schon 
vorhaden ist, noch ein 5 Volt Netzteil einspeisen ?
Ich hoffe das ist einigermasen verständlich was ich meine.
Danke für eure Hilfe

Gruß
Patrick

von Sascha_ (Gast)


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Die NPN Transistoren brauchen zusammen etwa 5mA Basisstrom, der µC etwa 
das Gleiche.

Der 7805 sollte daher die Verlustleistung 7V*10mA = 0,07W haben. Ergo 
keine spürbare Erwärmung.

Da du die Basiswiderstände vermutlich viel zu klein gemacht hast, fließt 
da zuviel Strom.

6-8 Kiloohm scheinen mir angemessen zu sein um die Transistoren bei 
einem Übersteuerungsfaktor von grob 2 zu halten. 10kOhm kann auch noch 
gehen.

von Migel C. (migelchen)


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Hallo,

wenn dein Controller warm wird, hilft es dir nicht, den Spannungsregler 
mit einem "leistungsfähigeren" Typen auszulegen.
Wenn dein Controller unnatürlich warm wird, ziehst du zu viel Strom 
durch den Controller selbst.
Das hat nichts mit der Spannungsversorgung zu tun.

Die Frage, die sich stellt, ist, wieviel Strom der Controller zieht.
Wie genau steuerst du die Transistoren an?
Du weißt, dass du Controllerausgänge nicht zu sehr belasten darfst, ja?

Zeichne einmal bitte die Schaltung eines µC-Ausgangs mit dem Transistor 
und der Last auf! Wenn es geht auch gleich mit Bauteilnamen und der 
Bauteildimensionierung.

Vielleicht findet sich da schon der Fehler.


Gruß
Migelchen

von Sascha_ (Gast)


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Das ist natürlich jetzt nur eine von vielen möglichen Fehlerquellen, da 
man ohne Schaltplan raten muss. Aber es erschien mir jetzt als die 
naheliegenste Fehlerquelle.

von Der Andere (Gast)


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Patrick D. schrieb:
> Leider hab ich keinen Schaltplan zur Hand daher versuche ich das mal zu
> erklären

Dann zeichne einen. Und zwar den der genau deine Schaltung wiedergibt, 
mit den korrekten Typen und Werten.
Dqann kann man dir auch helfen.

von Amateur (Gast)


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12V rein und 5V raus bedeuten 7V Spannungsabfall.

Bei den erlaubten 1A sind das 7W Verluste.

Diese kann man nicht, ohne vernünftigen Kühlkörper, loswerden.

Es gibt aber pinkompatible Schaltregler, denen es unter diesen Umständen 
nicht so warm ums Herz wird.

von Patrick D. (patrickd78)


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Hallo,

ok die Basiswiderstände habe ich in meiner Erklärung tatsächlich 
vergessen.
6 bis 8 kohm ??
Ich hatte was gelesen von 100 Ohm und habe solche dann eingebaut, und da 
die Schaltung funktioniert, habe ich da nicht weiter hinterfragt ob ich 
da eventuell grössere Widerstände einbauen muss.
Sollte ich die mal tauschen gegen grössere ?

@ Migel Chen
nicht der Attiny wird heiß sondern der Festspannungsregler.


Gruß

von MaWin (Gast)


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Patrick D. schrieb:
> Würde es etwas bringen den 7805 welcher 1A hat mit einem zu ersetzen der
> 2A hat

Nein, natürlich nicht. Es kommt nicht auf den Strom an, der maximal 
fliessen könnte, sondern auf den Strom, der tatsächlich fliesst und der 
sollte schon jetzt deutlich kleiner als 1A sein.

> oder ist die Hitzeentwicklung etwa gleich (Die Leistung die
> verbrannt werden muss ändert sich ja nicht)

Eben.

Der 7805 ist in einem Gehäuse mit einem Loch nicht damit er im 
Selbstbedienungsregal aufgehängt werden kann sondern damit man ein 
Kühlblech dranschrauben kann.

Allerdings ist bei lediglich einem ATTiny und 5 Transistoren nicht zu 
vermuten, daß so viel Strom fliesst, daß der Spannungsregler warm oder 
heiss wird.

Du schreibst von ATTiny und Transistoren, aber nichts von 
Basis-Vorwiderständen und hast NATÜRLICH keinen klärenden Schaltplan 
beigelegt. Es wird bei dir also irgendwas falsch sein.

von Sascha_ (Gast)


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Jo nice, schön 43mA Basisstrom. Das ergibt gute 1,5W Leistung am 7805 
und daher wird der warm.

Son Einzeltransistor hat ne Stromverstärkung von 100-150. Mit 43mA 
Basisstrom könntest du also theoretisch 4,3A schalten was bei 12V 51,6W 
sind.

Dem Transistor schadet das erstmal nicht solange man sich an die maximum 
ratings aus dem Datenblatt hält (maximaler Basisstrom, maximaler 
Kollektorstrom, maximale gesamte Verlustleistung).

von Sascha_ (Gast)


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Pragmatische Lösung wäre jetzt der Kühlkörper, elegant Basiswiderstände 
im kOhm Bereich.

Die Entscheidung liegt bei dir, TE ;)

von Patrick D. (patrickd78)


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Hi,

ich habe jetzt mal auf die schnelle einen Schaltplan gemalt allerdings 
habe ich nur 1 Lämpchen statt alle 5 eingezeichnet aber die anderen vier 
sind natürlich gleich.
Sollte ich einfach mal den Vorwiderstand gegen 6 kOhm tauschen?
Wie gesagt ich meine irgendwo etwas mit 100 gelesen zu haben aber bin 
mir nicht sicher.

von Amateur (Gast)


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Der Strom Basis -> Emitter kommt natürlich aus (durch) den µP.

1W Lampe bei 12V bedeuten etwa 0,08A aufgerundet 0,1A

Bei einer, im schlechtesten Fall angenommenen, Stromverstärkung von 100 
bedeutet dies 0,001 A Basisstrom.

Bei etwa 4,3V (5V - 0,7V [Ube]) Steuerspannung kommt man auf einen 
Basiswiderstand von 4300 Ohm. Etwas weniger und glücklich werden…

von Amateur (Gast)


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P.S.
Deine Schaltung kann nicht funktionieren...

von Patrick D. (patrickd78)


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Sie funktioniert aber :-)

von Sascha_ (Gast)


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Man erkennt nicht, was das für ein Transistor ist.

von Hubert G. (hubertg)


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Wenn es so beschalten ist wie gezeichnet, dann wundert es mich nicht das 
dein Tiny noch nicht abgebrannt ist. Allerdings dürften die Lampen dann 
nicht voll leuchten.
Nimm die 6k als Basiswiderstand und gibt die Lampen an den Kollektor 
gegen +12V. Emitter auf GND.

von Migel C. (migelchen)


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Patrick D. schrieb:
> @ Migel Chen
> nicht der Attiny wird heiß sondern der Festspannungsregler.

Oh, da hast du natürlich Recht. :)
Mein Fehler.
Dennoch war die Idee dahinter die selbe.
Wenn du die Transistoren ohne Basis-Vorwiderstände betreibst, halten die 
das nicht wirklich lange aus, da du deren BE-Strecke zerschießt, was 
wiederum viel Strom zieht.
Wie auch schon oben erwähnt, ist dieser resultierende Strom im 
Zusammenhang mit der hohen Spannungsdifferenz von Eingangs- und 
Ausgangsspannung des Spannungsreglers schon ein potentielles Problem.

Bau die Widerstände ein bzw. vergrößere den Wert.
Zur korrekten Dimensionierung von Transistoren als Schalter gibt es 
genug Theorie hier im Forum als auch im Netz selbst.


Gruß
Migelchen

: Bearbeitet durch User
von Patrick D. (patrickd78)


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Der Transistor ist folgender :
Transistor bipolar Diotec BC337-40 NPN Gehäuseart TO-92 I(C) 800 mA 
Emitter-Sperrspannung U(CEO) 50 V

Sorry das ich das alles vergessen habe, aber ist nicht so ganz mein Fach 
und ich vergesse immer wieder das es bei allen Bauteilen so viel 
Unterschiedliche gibt.

von MaWin (Gast)


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Patrick D. schrieb:
> ich habe jetzt mal auf die schnelle einen Schaltplan gemalt

Besser wäre es, wenn du den RICHTIGEN Schaltplan malst, der auch zeigt, 
was du tatsächlich wie verdrahtet hast.

100 Ohm sind aber viel zu wenig, bei 250mA an (12V-5V) mit 1.75W wird 
ein 7805 ohne Kühlblech schon zu heiss, mit Kühlblech ginge es,

nimm eher 470 Ohm und wenn es nur 20mA LEDs sind dann auch 4k7.

von Migel C. (migelchen)


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Zu deinem Schaltplan.

In welche Richtung zeigt der Emitter ?
Denn wenn meine Annahme stimmt, dürfte deine "gezeichnete" Schaltung 
nicht funktionieren.

: Bearbeitet durch User
von Amateur (Gast)


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Der TO hat gesagt, dass es sich um NPN Transistoren handelt.
Irren ist menschlich sprach der Igel und stieg von der Bürste.

Die in der Schaltung gezeigten Transistoren benötigen aber mehr als 12V 
zum Durchschalten... 12V Lampenspannung plus Ube. Da fängt der µP aber 
an zu hecheln.

von Sascha_ (Gast)


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Ein NPN, dann bekommt die Lampe nur 4,3V ab. Und es fällt nochmal 
ordentlich Verlustleistung an den Transistoren ab.
P = U*I, (12-4,3)*1/12A=0,63W. Ergo sollten die Transistoren auch 
fühlbar warm werden, bei Dauerbetrieb gerade so, dass man sich nicht 
verbrennt.

Wie gesagt wurde: Lampe an 12V, Transistor mit dem Emitter nach Masse. 
Also genau andersherum.

Und dann diverse kOhm Basiswiderstand.

von Sascha_ (Gast)


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P.S. "Birnchen" interpretiere ich als 1W Sofitten Glühbirnen. LED sind 
für ne Modellbahn doch gar nicht heimelig genug! ;)

Ergo leuchten die schon. Nur halt romantischer als vom Hersteller 
vorgesehen.

von Sascha_ (Gast)


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Da ich Eagle eh grad schon offen hatte. Rl ist die Last, darf grob 70mA 
Dauerstrom haben. Glühbirne hab ich in Eagle nicht gefunden.

von Patrick D. (patrickd78)


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So anbei nochmal der gezeichnete Schaltplan wie es wirklich verlötet 
ist.
Bauteile kamen folgende zum Einsatz:
Festspannungsregler 7805
Kondensatoren 33µF und 0,1µF wie es im Datenblatt steht
Attiny45
Widerstand jeweils 100 Ohm (weil ich das irgendwo gelesen hatte)
Transistor bipolar Diotec BC337-40 NPN Gehäuseart TO-92 I(C) 800 mA
Birnen sind Glühlämpchen mit der Aufschrift 12V 1W

Ich hoffe ich hab jetzt nichts mehr vergessen genau anzugeben.

Heiß wird wirklich nur der 7805 ist mir aufgefallen nachdem alles schon 
gut 20 Minuten einwandfrei funktioniert hat.

@Hubert G.
So wie Du es beschrieben hast ist es auch angeschlossen.
(Das kommt davon wenn man aus dem Kopf was aufmalt oder erzählt)

: Bearbeitet durch User
von Maik L. (maik12)


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Hallo,

mal eine andere Idee: 5V Regler extern und damit ggf. weitere 
Komponenten versorgen, statt evtl. jede einzeln...

Gruß Maik

von Amateur (Gast)


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Der Schaltplan stimmt zwar immer noch nicht, aber er kommt der 
Funktionstüchtigkeit immer näher.

Tausch die 100 Ohm Widerstände gegen solche, mit sinnvolleren Werten und 
dann bleibt nur noch das grundsätzliche Problem des warmen Bruders.

Da hilft wahrscheinlich nur, wie bereits gesagt, der Austausch.

von Patrick D. (patrickd78)


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Das habe ich auch schon überlegt, vor allem weil nach und nach eh alles 
mit LED gemacht werden soll. Aber wir haben aber leider einige Häuser wo 
diese Birnchen eingebaut wurden und auch nicht so einfach getauscht 
werden können (ich will gar nicht darüber nachdenken das die eines Tages 
mal kaputt gehen können :-) ).

Aber trotzdem würde ich das ganze gern Praktikabel zum laufen bringen.
Ich habe jetzt solange gelesen und mich versucht schlau zu machen, und 
bin jetzt soweit gekommen, mit Attiny Programmieren und Schaltung 
aufbauen die funktioniert (mal abgesehen von dem heißen 7805) das ich so 
kurz vor meinem Ziel nicht aufgeben will :-)

Aus welchen Werten errechnet sich der Widerstand an der Basis eigentlich 
?

von Der Andere (Gast)


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Patrick D. schrieb:
> So anbei nochmal der gezeichnete Schaltplan wie es wirklich verlötet
> ist.

So sieht das schon viel besser aus und sollte auch funktionieren.
Die Basisvorwiderstände sind so aber viel zu niedrig.
Nimm statt 100 Ohm 2,2kOhm und gut ist.
Wenn Platz ist dann schadet ein STückchen Alublech an den 7805 als 
Kühlkörper nie.

von Patrick D. (patrickd78)


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Amateur schrieb:
> Der Schaltplan stimmt zwar immer noch nicht, aber er kommt der
> Funktionstüchtigkeit immer näher.
>
> Tausch die 100 Ohm Widerstände gegen solche, mit sinnvolleren Werten und
> dann bleibt nur noch das grundsätzliche Problem des warmen Bruders.
>
> Da hilft wahrscheinlich nur, wie bereits gesagt, der Austausch.

So jetzt müsstest Du mir sagen was an der Schaltung falsch ist, mal 
abgesehen von den Widerständen.

Wie gesagt das was ich da jetzt habe, habe ich mir selbst 
"zusammengereimt" aus dem was ich im Netz so gefunden und meines 
Erachtens Verstanden habe.
Über eine Korrektur wäre ich mehr als dankbar.

von karadur (Gast)


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Hallo

ersetze, wie oben schon gesagt wurde, die Widerstände durch welche mit 
größerem Wert.

Der 33uF am 7805 müsste 0,33uF sein.  Schalte mal 100nF parallel.

von Amateur (Gast)


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Zweimal Ground ersetzen nicht einmal Vcc und einmal Ground am µP.

von Patrick D. (patrickd78)


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Amateur schrieb:
> Zweimal Ground ersetzen nicht einmal Vcc und einmal Ground am µP.

Sorry das versteh ich jetzt nicht

Werde heute abend mal auf jedenfall grössere Widerstände einbauen und 
schauen was passiert.

Aus welchen Werten sollte man die Widerstände den nun errechnen?


> Der 33uF am 7805 müsste 0,33uF sein.  Schalte mal 100nF parallel.

Oh Mann und der Kondensator am Eingang hat wirklich 0,33µF (langsam 
wirds peinlich)
100nF parallel zu was ?

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Patrick D. schrieb:
> So anbei nochmal der gezeichnete Schaltplan wie es wirklich verlötet
> ist.

Aha.

Eine 1W Glühbirne zieht normal nur 83mA aber im Einschaltmoment auch mal 
600mA.

Die BC337 halten das aus, brauchen dazu aber 30mA Basisstrom. So viel 
liefert der ATTiny gar nicht, nur 20mA. Also alles knapp auf Kante 
genäht mit einem 220 Ohm Vorwiderstand, der dann, wenn alle 5 Lampen 
leuchten, gut 100mA aus dem 7805 zieht mit 0.7W Verlust. Da darf der 
schon warm werden. Ein kleines Kühlblech ist angeraten.

Nimmt man statt 220 Ohm nun 2k2 (das erspart das Kühlblech am 7805), 
reichen die 2mA Baisstrom immer noch aus, die Lampe in Betrieb zu 
halten, aber der Spannungsabfall am BC337 vergrössert sich vor allem im 
Einschaltmoment, wo der Transistor strombegrenzend wirkt. Das könnte 
zu defekten Transistoren führen.

Bei einer Schaltung, bei der man so knapp an den Grenzen der Bauteile 
vorbeisegelt, kann es schon mal passieren, daß die Schaltung unter 
dummen Zuständen mal nicht funktioniert.

von Amateur (Gast)


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>> Zweimal Ground ersetzen nicht einmal Vcc und einmal Ground am µP.

>Sorry das versteh ich jetzt nicht

Ich bin mir nicht ganz sicher, was hieran mehrdeutig ist. Du hast 
zweimal Ground an Deinen µP gelegt...

von Hubert G. (hubertg)


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von Patrick D. (patrickd78)


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Amateur schrieb:
>>> Zweimal Ground ersetzen nicht einmal Vcc und einmal Ground am µP.
>
>>Sorry das versteh ich jetzt nicht
>
> Ich bin mir nicht ganz sicher, was hieran mehrdeutig ist. Du hast
> zweimal Ground an Deinen µP gelegt...

Jetzt seh ich was du meinst.
Der Strich sollte vor den Kondensator nicht dahinter sry.

von Hubert G. (hubertg)


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Mittlerweile ist es fast billiger einen StepDown Regler zu verwenden.
Ebay 252070097277

von Amateur (Gast)


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>Jetzt seh ich was du meinst.
>Der Strich sollte vor den Kondensator nicht dahinter sry.

Schaltbilder müssen eindeutig sein. Kein Mensch weiß, was Du gemeint 
hast...

von Sascha_ (Gast)


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Kollektorstrom = Basisstrom mal Stromverstärkungsfaktor.
Oder: Ic=ib*hfe. hfe steht im Datenblatt des Transistors und ist bei 
Kleinsignaltransistoren grob 100..200. Ich nehme für 
Überschlagsrechnungen meistens 150.

Basisstrom ist nach Ohmschen Gesetz wiederum: Ib = (Vcc-Ube)/Rb. Bei 
einer Verschaltung wie bei dir mit Emitter an Masse ist Ube grob 
0,7V(Basis-Emitter Diode, Shockley Gleichung).Vcc ist die Spannung, die 
an den Basiswiderstand angelegt wird, hier 5V vom µC.

Ergo: Ib = 4,3V/2200Ohm = 1,95mA. Sagen wir 2mA. Multipliziert mit einem 
hfe von 150 sind das 300mA.
Das ist der Basisstrom, den der Transistor maximal leiten kann und zwar 
praktisch unabhängig davon, wie viel Spannung man zwischen Kollektor und 
Emitter anlegt (nicht ganz: Early Effekt).

Jetzt will man den Transistor in diesem Fall aber als Schalter 
betreiben. Ein idealer Schalter hat die Eigenschaft, beliebig viel Strom 
zu leiten ohne selbst Verlustleistung zu entwickeln (Wärme).

Mit Leistung = Spannung * Strom; P=U*I kommen wir auch den Zusammenhang, 
dass bei beliebig großem Strom die Spannung 0 werden muss, um diese 
Gleichung zu erfüllen.

Ergo wollen wir den Transistor so betreiben, dass die Spannung Uce 
minimal wird.
Das erreicht man, indem man ihn in Sättigung betreibt. Dafür schickt man 
einfach deutlich mehr Basisstrom rein, als eigentlich nötig wäre.
Das nennt man Übersteuerung.

typische Übersteuerungsfaktoren sind 2..10. Nehmen wir mal 2 weils hier 
fast Wumpe ist und sich einfach Rechnet.

Dein Maximal-Kollektorstrom halbiert sich dadurch auf 150mA. Deine 
Glühlampe braucht gute 8mA. Bedingung erfüllt, Transistor ganz sicher 
gesättigt.

Man kann das jetzt auch rückwärts rechnen und einen Basiswiderstand 
finden, der bei 8mA einen Übersteuerungsfaktor von genau 2 ergibt. Das 
macht man für ein derart träges System wie eine Glühlampe aber nicht, 
weil man mit niedrigen übersteuerungsfaktoren das dynamische Verhalten 
verbessert.
Das wird bei einer trägen Glühlampe aber eh nicht besser.

Ergo schlägt dir dieses Forum einen Widerstand im kOhm Bereich vor, da 
dies das Problem des heissen 7805 löst ohne für heisse Transistoren zu 
sorgen. Ab etwa 8600 Ohm hört der Transistor nämlich auf übersteuert zu 
sein. Dann ist Vce größer als 0,7V und nach
P=U*I entwickelt sich eine entsprechende Verlustleistung, die sich in 
Wärme bemerkbar macht. Ausserdem wird die Glühbirne dunkler, weil für 
sie weniger Spannung übrig bleibt.

von Sascha_ (Gast)


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von MaWin (Gast)


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Sascha_ schrieb:
> Deine Glühlampe braucht gute 8mA.

Wohl eher 83mA. Und Übersteuerungsfaktor 2 ist zu wenig, das ist ja 
wneiger als die hFE Toleranz. 10 wäre realistischer.

von Amateur (Gast)


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Ich würde einen Übersteuerungsfaktor von 2 als positiv ansehen.
Es stimmt, dass, für ein paar Millisekunden, die Verlustleistung 
ansteigt, aber über alles gesehen hüpft Dir das Netzteil nicht mehr in 
die Höhe, nur weil Du mehr als eine Glühbirne, zur gleichen Zeit, 
einschaltest. Wirkt wie eine Strombegrenzung.

von karadur (Gast)


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Wenn es 0,33uF sind ist gut.

Sonst 100nF parallel zu 33uF.

von Patrick D. (patrickd78)


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@Sascha
vielen  Dank für Deine Erklärung.

aber um ehrlich zu sein muss ich sagen das ich den Text mehrfach gelesen 
habe, aber ganz verstanden habe ich ihn nicht.

Ich bin mir auch nicht sicher ob ich das so genau noch vertiefen möchte.

Mal ganz frech gefragt :

Soll ich lieber erstmal 2,2kOhm oder 4,7 kOhm testen.
Wobei testen dann so aussehen würde das ich es einbaue, und wenn die 
extreme Hitze ausbleibt für mich das in Ordnung wäre, was ja nicht 
bedeutet das es dann korrekt oder langlebig sein wird.
Oder kommt bei der Formel von Sascha, wenn man sie versteht und richtig 
anwenden kann, ein ganz anderer Widerstand raus ?

: Bearbeitet durch User
von asdf (Gast)


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nimm 2k2, damit hast Du nur noch 10% des Ursprünglichen Basisstroms und 
immer noch genügend Strom um den Transistor sicher voll durchzusteuern

von Amateur (Gast)


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@Patrick
Schon lange vor Mittag habe ich Dir aufgezeichnet warum, wieviel Ohm 
vonnöten sind.
Dass Du hier kein richtiges Gleichheitszeichen bekommst, liegt wohl 
daran, das im Bereich der Vollaussteuerung (1X, 2X ... 10X) vieles 
Meinungssache ist.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Die vorgeschlagenen 2,2kΩ sind völlig in Ordnung (s. Diagramm aus dem
Datenblatt des BC337 von Freescale).

Bei 2,2kΩ fließt ein Basisstrom von (5V-0,6V)/2,2kΩ=2mA. bei Ic=100mA
und Ib=2mA ist laut Diagram Uce≈90mV. Das ergibt eine Verlustleistung am
Transistor von 100mA·90mV=9mW. Da bleibt der Transistor praktisch kalt.
Da das Diagramm mittlere Werte für den BC337 (ohne Zusatz) darstellt,
sind diese Werte gleichzeitig als Worst-Case-Werte für den BC337-40 zu
sehen. Zudem ziehen die Lämpchen ja nicht 100mA sondern nur 83mA. Damit
liegst du mit der Dimensionierung auf jeden Fall auf der sicheren Seite.
Mit einem kleineren Basiswiderstand wird die Verlustleistung im BC337
nur unwesentlich reduziert, die im 7805 aber deutlich erhöht.

Die 2mA Basisstrom fließen insgesamt 5-mal. Damit ensteht am 7805 eine
Verlustleistung von (12V-5V)·5·2mA=70mW. Der Attiny45 braucht maximal
(bei 20MHz) 12mA, was am Spannungsregler eine Verlustleistung von
weiteren (12V-5V)·12mA=84mW ergibt. Die insgesamt 70mW+84mW=154mW machen
den 7805 höchstens lauwarm. Wenn du den ATTINY45 statt mit den vollem
20MHz nur mit 1MHz betreibst, zieht er nur noch 1mA, so dass am 7805 nur
77mW Verlustleistung entstehen. Da wirst du kaum noch eine Erwärmung
spüren.

Für den Fall, dass du tatsächlich irgendwann mehr Strom im 5V-Zweig
brauchst, gibt es (bspw. von Recom) fertige Schaltregler als Ersatz für
die 78xx-Längsregler (gleiche Anschlüsse, geringfügig größeres Gehäuse).


MaWin schrieb:
> Nimmt man statt 220 Ohm nun 2k2 (das erspart das Kühlblech am 7805),
> reichen die 2mA Baisstrom immer noch aus, die Lampe in Betrieb zu
> halten, aber der Spannungsabfall am BC337 vergrössert sich vor allem im
> Einschaltmoment, wo der Transistor strombegrenzend wirkt. Das könnte
> zu defekten Transistoren führen.

Wie lange meinst du, braucht der Glühfaden eines so kleinen Lämpchens,
um bei einer Strombegrenzung auf ca. 500mA auf Betriebstemperatur zu
kommen?

1 Sekunde? 10 Sekunden?

Nein. Die Zeit ist so kurz, dass der Transistor überhaupt keine Chance
hat, sich merklich zu erwärmen.

von MaWin (Gast)


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Yalu X. schrieb:
> Wie lange meinst du, braucht der Glühfaden eines so kleinen Lämpchens,
> um bei einer Strombegrenzung auf ca. 500mA auf Betriebstemperatur zu
> kommen?

Länger, als ein Transistor dessen absolute maximum ratings überschritten 
werden, zum ableben braucht.

Aber der Einschaltstrom von ca. 600mA ist für den 800mA BC337 ja ok, das 
müssten die sicherungsdrahtdünnen Bonddrähte aushalten.

Bloss bei unnötig niedrigem Basisstrom, z.B. den 2mA, geht der 
Transistor in Linearbetrieb, und es entsteht Verlustwärme. 
Beispielsweise begrenzt er auf 200mA und lässt 6V an sich abfallen, also 
3 Watt, für vielleicht 0.1 Sekunde. Das wird er wegen der thermischen 
Trägheit von Siliziumkristall und TO92 gehäuse aushalten, aber es ist 
schon grenzwertig. 10 Sekunden würde er so was nicht überleben.

Daher empfehle ich etwas höheren Basisstrom, so 470 Ohm als 
Vorwiderstand, damit man etwas mehr in der Mitte des Betriebsbereichs 
liegt und nicht so grenzwertig.

von Johannes S. (Gast)


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Und warum nicht einfach ein paar kleine Mosfets nehmen?

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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MaWin schrieb:
> Länger, als ein Transistor dessen absolute maximum ratings überschritten
> werden, zum ableben braucht.

Das ist eine Schätzung von dir, richtig?

> Bloss bei unnötig niedrigem Basisstrom, z.B. den 2mA, geht der
> Transistor in Linearbetrieb, und es entsteht Verlustwärme.

Klar, aber wieviel?

> Beispielsweise begrenzt er auf 200mA und lässt 6V an sich abfallen, also
> 3 Watt, für vielleicht 0.1 Sekunde. Das wird er wegen der thermischen
> Trägheit von Siliziumkristall und TO92 gehäuse aushalten, aber es ist
> schon grenzwertig. 10 Sekunden würde er so was nicht überleben.

10s sind ja auch etwas länger als 0,1s. Ausßerdem sind 6V·200mA nicht
3W, sondern nur 1,2W. Dass er 1,2W im Dauerbetrieb trotzdem nicht
aushält, ist aber klar. Aber schau die mal das SOA-Diagramm im Anhang
an: Die 200mA und 6V sind noch so weit von der 1s-Linie entfernt, dass
da keinerlei Gefahr besteht. Selbst 400mA bei 12V wären gerade noch in
Ordnung. Und wir reden hier nicht von 1s, sondern von 0,1s.

> Daher empfehle ich etwas höheren Basisstrom, so 470 Ohm als
> Vorwiderstand,

Das ist immerhin schon etwas besser als deine ursprünglichen 220Ω.

Wenn der Basisstrom unbegrenzt zur Verfügung stände, würde ich ihn ja
auch etwas erhöhen. Aber hier geht es darum, die Verlustleistung sowohl
in den BC337 als auch im 7805 auf einem akzeptablen Niveau zu halten,
und das ist doch mit den 2,2kΩ nahezu optimal gelöst, denn keines der
Bauteile gelangt weder kurz- noch langfristig auch nur in die Nähe
seiner Limits.

Und keines der Bauteile wird auch nur annähernd so warm, dass

Patrick D. schrieb:
> die Häuser anfangen zu Schmelzen.

;-)

Johannes S. schrieb:
> Und warum nicht einfach ein paar kleine Mosfets nehmen?

Das ginge sicher auch, aber ein Widerstand ist wahrscheinlich schneller
getauscht, da man den passenden Wert i.Allg. schon vorrätig hat, was bei
den Mosfets nicht unbedingt der Fall ist.

: Bearbeitet durch Moderator
von Patrick D. (patrickd78)


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Hallo alle zusammen,

ich habe jetzt die 100 Ohm Widerstände gegen 2.2 kOhm widerstände 
getauscht.
Nach 20 Minuten ist weder der 7805 warm geworden noch einer der 
Transistoren.
Vielen Dank an alle die hier mitgeholfen bzw mitdiskutiert haben.

Ich verspreche beim nächsten mal gleich einen Plan anzuhängen der auch 
von Anfang an stimmt :-)

Gruß
Patrick

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Patrick D. schrieb:
> Nach 20 Minuten ist weder der 7805 warm geworden noch einer der
> Transistoren.

Auch der µC wird sich darüber freuen. Der verkraftet zwar prinzipiell
die Belastung durch die 100Ω-Widerstände, aber die High-Pegel der
entsprechenden Ausgänge werden stark heruntergezogen (von fast 5V auf
schätzunsgweise 3V oder noch weniger). Das ist in deinem Fall zwar nicht
so schlimm, aber trotzdem äußerst unschön.

von MamaWinn (Gast)


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MaWin schrieb:
> Eine 1W Glühbirne zieht normal nur 83mA aber im Einschaltmoment auch mal
> 600mA.
Schön von der Birne.

> Nimmt man statt 220 Ohm nun 2k2 (das erspart das Kühlblech am 7805),
> reichen die 2mA Baisstrom immer noch aus, die Lampe in Betrieb zu
> halten, aber der Spannungsabfall am BC337 vergrössert sich vor allem im
> Einschaltmoment, wo der Transistor strombegrenzend wirkt. Das könnte
> zu defekten Transistoren führen.

[Mod: Absatz gelöscht wegen ungeeigneter Wortwahl]

Der BC337 kann 800mA Maximum, reicht locker hin. Ein Schaltszenario, bei 
dem der ernsthaft warm wird, will ich sehen. Beim Hochlauf der Lampe 
geht der Strom innerhalb Millisekunden runter, bei häufigem Schalten 
kühlt der Draht nicht weit genug runter.

: Bearbeitet durch Moderator
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