Schalten und Steuern mit Transistoren III

In diesem dritten Elektronik-Minikurs geht es um weitere Inhalte die mit dem Schalten und Steuern mit Transistoren – BJTs (Bipolar Junction Transistor) und MOSFETs – zu tun haben. Der Fokus liegt dabei auf Logik-Ausgänge mit einem HIGH-Pegel von 3.3 V, weil dessen Bausteine mit 3.3 VDC gespeist werden. Das sind z.B. die Prozessoren moderner Einplatinen-Computer, wie der Raspberry Pi, den es hier im ELKO als Grundlagen- und Anwenderkurs von Patrick Schnabel gibt.

Bleiben wir beim Raspberry Pi. Auch hier gilt die Regel, dass man Digital-Ausgänge, wenn CMOS, möglichst wenig belasten soll. Man tut gut daran, sich gleich an diese Worstcase-Regel zu halten, dass man besser auch nur einen benutzen GPIO-Ausgang mit maximal 2 mA belastet. Das Titelbild zeigt mit der Schaltung A die einfachste Relaisschaltung mit einem BJT. Es gibt Relais mit einer Spulenleistung von nur 200 mW, die der Lage sind bis zu 10A bei einer Spannung von 230 VAC zu schalten. Ein solches Relais kommt hier zum Einsatz. Die Schaltung A ist betreffs GPIO-Strom grenzlastig. Mehr Details im Minikurs. Schaltbild B zeigt eine bessere Methode mit einem NPN- und einem PNP-BJT. Es gibt auch noch eine Variante mit zwei NPN-BJTs ohne Nachteil. Beide Schaltungen benötigen einen GPIO-Strom von nur 0.1 mA. Mehr Details im Minikurs.

Schaltung C zeigt die Möglichkeit mit einem MOSFET für niedrigen Drainstrom bis maximal 0.56 A, der bei einer Gate-Source-Spannung von 3 V ein Drain-Source-Widerstand von 1 Ohm aufweist. Beim Relaisspulenstrom von 40 mA gibt dies eine sehr niedrige Verlustspannung zwischen Drain und Source von nur 40 mV.

Schaltung D zeigt eine elegante Methode mit einem kleinen NPN-BJT und einem Leistungs-MOSFET der am Ausgang 8 Ampere schaltet. Es können durchaus auch viel mehr sein. Warum diese Methode elegant ist, erfährt man im Minikurs.

Vie Spass beim Lesen,
Euer ELKO-Thomas


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