Transistoren?
Guten Morgen liebe Community,
Meine kleine Frage war, ob ein Transistor, der mit 5V an der Basis gesteuert wird, nun ein 12V Relais (die Spule) "antreiben" kann? Ich hab ein wenig gerechnet und das Relais würde bei 12V Spulenspannung bei einem Widerstand von 220 Ohm ca. 0,055 A, also 55 mA brauchen.
Datenblatt Relais
Um gleich zu ergänzen: Könnt ihr mir, wenn es möglich ist, ein 12V Relais mit 5V Basisspannung anzusteuern, gleich ein Transistorbeispiel liefern?
Mit freundlichen Grüßen
4 Antworten
Der Transistor muss die zu steuernde Spannung können (Uce max), muss einen Ic für mind den benötigten Spulenstrom vertragen, und die Basis wird bitte nicht mit 5V angesteuert, sondern mit einem Vorwiderstand wird der benötigte Basisstrom eingestellt, damit entsprechend dem Verstärkungsfaktor mind der Spulenstrom fließen kann. Da Du ihn als "Schalter" einsetzt, übersteuert man in der Regel mit ca 10fachem Basisstrom wie nötig. Hat den Vorteil, dass er definitiv so stark durchsteuert, dass die Verlustleistung gering ist. Vergiss eine Freilaufdiode am Relais nicht...
Die Verstärkung steht als hfe-Wert.. Meist was um die 80 bis 100 je nach Typ...
Und ja, wenn also 150mA Ic fließen sollen, dann muss die Basis bei hfe 100 mit mind 1,5mA angesteuert werden. Sicherheitshalber dann 15mA. Somit wären zwar theoretisch 1500mA Ic möglich, aber das richtet sich ja nach dem tatsächlichen Verbrauch. Uce im durchgesteuerten Zustand würde auf Uce_satt (aus dem Datenblatt) sinken. Vlt 0,2V, die noch an dem CE-Übergang abfallen und somit ist Pverlust am Transistor sehr gering.. Bei 1,5mA Basisstrom könnte der Transistor vlt noch nicht voll durchsteuern und Uce würde vlt 0,6V oder mehr betragen. Entsprechend höher wären die Verluste und der Transistor wird schnell heiß...
Ich hab eigentlich schon von den theoretisch nur 55mA benötigten Relais auf 150 hochgerundet und somit würden vielleicht so 2,5mA Basisstrom bei einer hfe von 100 reichen, oder? Man hätte dann ca. das 5-fache was man bräuchte an Collector und Emitter.
Da ich da wirklich gar keine Erfahrungen in dem Gebiet gemacht habe: Wie kann man nach Transistoren suchen?
MfG
Ja, 5fach würde wahrscheinlich auch reichen, wir haben in der Lehre 10fach gelernt und so auch für die Prüfung berechnet... Nun, ich gehe entweder auf Seiten wie Digikey oder Mouser. Da kann man nach div Parametern suchen. Dann entsprechend Datenblätter welzen, wenn man welche nach Eckpunkten vorausgewählt hat. Oder bei Reichelt, die zeigen auch div Eckpunkte an und haben die Datenblätter verlinkt. Ist eben etwas mühevoll. In der Lehre hatten Wir Transistor-Tabellenbücher... Sehr dicke Bücher, kleine Schrift und dann nur Tabellen mit allen Werten... Da ist die digitale Suche viel einfacher ^^
Der ist Leistungsstark hat aber einen hohen Schwankungsbereich in der Verstärkung (teilweise bis 25fach runter je nach Basisstrom...) und Uce_att von mind 0,5V... Finde ich nicht passend...
Alles klar. Darf ich dir eine PN schreiben, wenn ich denke, dass ich einen gefunden habe? Ich mach mich später nochmal auf die Suche :D
Ich würde den hier nehmen:
Dieser Typ C hat 270fache Verstärkung...Uce wenn nicht voll belastet liegt bei ca 0,25V... Kann bis 100mA Ic (also ausreichend) und 45V Uce im gesperrten Zustand zulässig...
Alternativ, wenn DU das Basteln lassen willst, dann nimm ein Fertig-Relaisplatine inkl Ansteuerung... (Arduino Relais googeln)...
Noch was... Wenn Du mehrere verschiedene Relais steuern willst, nimm einen ULN2003. Da hast Du 7 Transistorarrays in einem Gehäuse...
Uce Ist die Spannung, die von Collector zum Emitter verloren geht?
Sorry, ich kenn mich mit den Parametern, da ich sowas noch nie wirklich gemacht habe nicht aus.
Genau... Im gesperrten Zustand ist diese = Betriebsspannung (also 12V, da der Übergang einen extrem hohen Übergangswiderstand hat) und im voll durchgesteuerten Zustand sehr gering, aber nicht 0 Ohm... Es fällt immer iene minimale SPannung an dem Übergang ab.
Vlt solltest Du auf Elektronik-Kompendium ein paarBasics zu den Transistoren anschauen. Da sind auch die wichtigsten Begriffe beschrieben 😉
(hoffentlich) letzte Frage: Beim Datenblatt steht bei Test Condition Vce = 5V
Heißt also, bei einer Spannung von 5V von Collector zu Emitter ein Multiplier von 270 angewandt wird? Weil Vce vorher ja der Verlust war :o
Und da steht auch dazu noch bei Test Condition 100mA, dass es einen Multiplier von 400 (typical) gibt
oder bei 2 mA Ice sogar bis zu 800 fach!
Ja, die sind eben Belastungsabhängig und getestet wurde mit 5V Versorgung und dann wurde der entsprechende IC fließen lassen. Dabei wurde das Verhältnis aus IC/IB berechnet. Die bis 800 können bei dem Typ C sein, müssen aber nicht... Vor allem braucht man diese Werte, wenn man wirklich den Transistor nicht als Schalter nutzt, sondern mit seiner Verstärkung arbeitet. Also analoge Werte verstärken möchte. Ich gehe immer vom Mindestfaktor aus, damit ich sicher bin. Mehr macht in der Funktionsweise als Schalter nichts aus, da man nur noch sicherer durchsteuert, es aber keinen Nachteil hat...
alles klar. Also kann ich dir 5 V aus meinem Arduino direkt an die Basis meines Transistors geben?
NEIN! Da muss ein Vorwiderstand davor. Die 5V waren im Test als Uce... Nicht Ube... Ube ist am Transistor ca 0,7-0,9V... Der Vorwiderstand, an dem die restliche Spannung der 5V abfällt, muss so berechnet werden, dass der nötige Strom fließt.
(5V-0,7V)/I_basis_minimum
Wenn z.B. 5mA fließen müssen, damit ausreichend Ic zum fließen kommen können, dann musst Du 4,3V/0,005A=860 Ohm rechnen... Jetzt nimmst Du den nächsten Widerstand, der zur Normreihe passt. (E12 wäre das 820 Ohm oder 1kOhm, das sollte auch noch gehen, Ib ist natürlich bei 1kOhm entsprechend kleiner. Dann sollte man nachrechnen, ob noch ausreichend Ic durch die Verstärkung fließen kann, aber bei 10facher Sicherheit sollte das immer passen. ) Ist nur ein Beispiel, musst Du auf deine Werte noch anpassen....
Ich empfehle dazu diese Schaltung: Da wird ein Optokoppler verwendet. Das ist immer besser wenn man Relais ansteuert. Dadurch ist alles doppelt geschützt.
Die LED im Optokoppler benötigt eine Spannung von 1,5V und hat eine Stromaufnahme von 20mA. Anhand dieser Werte kann man dann R2 berechnen. Beispiel: Man möchte mit 5V ansteuern. Dann rechnet man 5V - 1,5V. Das macht 3,5V.
Dann 3,5V geteilt durch 20mA. Das macht 175 Ohm für R2. Da es diesen Wert nicht gibt nimmt man den nächst höheren Widerstandswert. Das sind 180 Ohm.
Bei dem Wert von 470 Ohm bei R2 ist es für eine Steuerspannung von 9V.
Ja. Du musst es nur richtig dimensionieren und auf die Freilaufdiode nicht vergessen. Hab ich gefühlte tausend Male gemacht.
Besser wäre es, einen Optokoppler zu verwenden.
Heißt, einen Transistor, der so ungefähr das 3-4fache an Stromstärke "durchlassen" kann, damit nicht alles gleich in die Luft fliegt. Klingt logisch. Aber nach was kann man da suchen? Die haben ja immer so lustige Bezeichnungen, können die irgendwas, also sind die festgelegt, oder sagt das jeder Hersteller mal so mal so für sich?
MfG :D
Ein Transistor "fliegt nicht in die Luft", sondern wird zu heiß und stirbt den Wärmetod, wenn der zulässige Kollektorstrom überschritten wird.
Du suchst dir einen Transistor, der einen Kollektorstrom Ic von 55mA verträgt und auch detutlich mehr als Uce=12V aushält, z.B. den BC548:
Ic(max) steht im Datenblatt bei maximum ratings: hier 100mA
Wäre sowas auch etwas, für das, was ich machen will? Siehe obrige Antwort :D
Ja, wenn du dir SMD-löten antun willst (ist keine Hexerei, aber anfangs ungewohnt) geht der auch. Etwas überdimensioniert, aber er wird gehen.
Also sagen wir mal:
ca. 150mA Steuerstrom
ca. 14-16V Steuerspannung
und der benötigte Basisstrom, bzw. das Verhältnis steht immer im Datenblatt, oder?