UPDATE: Lowpower-MOSFET-Minikurs und Batterie-Betriebsspannung-Abschaltverzögerung

battofft

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Dieser Elektronik-Minikurs über Lowpower MOSFETs ist auf eine spezielle Anwendung, auf die Verzögerungsschaltung, oft auch Timer genannt, fokusiert. Trotzdem eignet sich dieser Inhalt um bereits erworbene Grundlagen über diese Art von Feldeffekttransistoren zusätzlich zu vertiefen. Für den Leser, der noch nicht weiss was ein Feldeffekttransistor (FET) ist, empfehlen sich die entsprechenden Grundlagenkurse von Patrick Schnabel. Diese findet man schnell mit der ELKO-Suchfunktion durch die Eingaben von Feldeffekt-Transistor, MOS-Schaltkreisfamilie, MOS-FET und MOSFET. Dieser Elektronik Minikurs befasst sich speziell mit dem BS170, der sehr bekannt und beliebt ist. Er wird scherzhaft oft auch den BC109 der MOSFET-Familien genannt, obwohl er dem BC109 um einiges überlegen ist.

Es beginnt in diesem Elektronik-Minikurs mit einem Vergleich zwischen einer Darlingtonschaltung mit zwei NPN Transistoren und dem Lowpower-MOSFET in N-Kanal-Technologie, eben mit dem BS170. Darin enthalten ist ein einfaches Prinzip, wie man eine sehr einfache Timer-Schaltung realisieren kann. Schnell wird klar, welche Vorteile eine MOSFET-Schaltung gegenüber der Darlington Schaltung aufweist. Im Nebenschauplatz wird anschaulich erklärt, warum eine Darlington-Schaltung im Schalterbetrieb (gesättigter Zustand) eine Kollektor-Emitterspannung hat, die nicht kleiner als eine Basis-Emitter-Spannung sein kann.

Danach steht in vollen Umfang der MOSFET BS170 im Fokus. Die Transfer-Charakteristik wird in dem Zusammenhang erklärt, wie es möglich ist, dass nach einer langen Verzögerungsdauer von etwa 6 Minuten nur eine Abschaltdauer von etwa 5 Sekunden erfolgt, und dies mit der einfachsten analogen Methode. Diese sehr detaillierte Erklärung ist zur Hauptsache Gegenstand dieses Update. Zum Schluss folgt ein neues Schaltbild mit einem zusätzlichen Lowdropout Spannungsregler. Nur mit so einem Spannungsregler ist es möglich eine 9V-Blockbatterie bis zur vollständigen Entladung zu nutzen.

Gruss
Euer ELKO-Thomas


SPEZIAL-UPDATE: Der analoge Schalter I (der JFET)

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Es ist nur möglich auf der Hauptseite des ELKO das begleitende Titelbild zum folgenden Text zu sehen. Damit dies im Newsletter auch möglich ist, öffne man im Web-Browser den folgenden Link:

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Warum ist dies ein Spezial-Update? Ganz einfach, es gibt inhaltlich, bezüglich der Schaltungstechnik, keine Erweiterung und auch sonst nichts Neues. Neu ist, dass es den JFET BF245 nicht mehr gibt. In meinen Elektronik-Minikursen, wo dieser JFET zum Einsatz kommt, ist es immer der A-Typ. Also der BF245A, weil dieser die niedrigste Gate-Source-Spannung benötigt, um den Drainstrom zu sperren. Das ist vor allem dann wichtig, wenn man mit einer niedrigen Betriebsspannung arbeitet, wie dies mit Batterien oft die Regel ist.

Es ging also darum einen geeigneten Ersatz zu finden und das selbstverständlich im selben TO-92-Gehäuse. Ich wurde fündig mit den beiden JFETs J113 und PN4393 von Fairchild mit sehr ähnlichen Parametern. Nennenswert ist der J113, weil er leichter erhältlich ist.

TO-92-Gehäuse: Man muss darauf achten, dass die Reihenfolge  Gate-Source-Drain bei den J113 und PN4393 umgekehrt ist zum BF245A. Das ist aber kein Problem, man muss diese J113- oder PN4393-Gehäuse vor dem Einlöten einfach um 180 Grad drehen, wie dies den oberen Teil des Titelbildes illustriert. Der Source-Anschluss bleibt dabei in der Mitte der beiden andern Anschlüsse. Drain und Source werden nicht vertauscht, obwohl dies bei JFETs zulässig wäre.

Der untere Bildteil soll an dieser Stelle nur kurz andeuten, was denn beim J113 (und PN4393) signifikant besser ist als beim BF245A. Dies ist sehr vorteilhaft, wenn es darum geht mit einem JFET analoge Spannungen, z.B. Audiosignale, zu schalten. Alles Weitere folgt im Elektronik-Minikurs. Der Trick mit dem Gatestrom für die zusätzliche Reduktion des Drain-Source-Widerstandes ist der rote Faden dieses Elektronik-Minikurses seit Beginn im Jahre 2003.

SMD-Alternative: Wenn man bereit ist SMD-ICs zu verarbeiten, gibt es für die BF245A, BF245B und BF245C die gleichwertigen Nachfolger BF545A, BF545B und BF545C von NXP.

Gruss
Euer ELKO-Thomas


UPDATE: Der Transistor-LED-und der FET-Konstantstromzweipol

Konstantstrom-ZweipolDer Inhalt dieses Elektronik-Minikurses wurde erweitert und gewisse Teile davon differenzierter beschrieben. Ein Konstantstromzweipol hat, wie die Bezeichnung sagt, nur zwei Pole. Er eignet sich also dann, wenn nur zwei Anschlüsse zur Verfügung stehen, – z.B. als Ersatz für einen Widerstand, weil ein konstanter Strom gefordert ist.

Im ersten Teil wird gezeigt, wie man einen solchen recht präzisen Konstantstromzweipol mit bipolaren Transistoren und LEDs realisieren kann und im zweiten Teil erfolgt die Methode mit Sperrchicht-Feldeffekttransistoren (JFETs). Diese Schaltung ist besonders einfach, besteht sie doch nur gerade aus einem JFET und einem einzigen Widerstand. Dafür ist diese Anwendung weniger genau. Diese Methode gibt es auch in integrierter Ausführung. Man nennt diese Bauteile Feldeffekt-, Konstantstrom- und Stromreglerdioden, weil der Strom nur in eine Richtung, von Drain nach Source, fliessen darf.


UPDATE: Lowpower-MOSFET-Minikurs und Batterie-Betriebsspannung-Abschaltverzögerung

MOSFET-Minkurs, BatterieabschaltverzögerungDieser Elektronik-Minikurs über Lowpower-MOSFETs ist auf eine spezielle Anwendung, auf die Verzögerungsschaltung, oft auch Timer genannt, fixiert. Trotzdem eignet sich dieser Inhalt um die erworbenen Grundlagen über diese Art von Feldeffekttransistoren zusätzlich zu vertiefen. Für den Leser der noch nicht weiss was ein Feldeffekttransistor (FET) ist, empfehlen sich die entsprechenden Grundlagenkurse von Patrick Schnabel. Diese findet man schnell mit der ELKO-Suchfunktion durch die Eingaben von Feldeffekt-Transistor, MOS-Schaltkreisfamilie und MOS-FET. Dieser Elektronik-Minikurs befasst sich speziell mit dem BS170, der sehr bekannt und beliebt ist. Er wird scherzhaft oft auch den BC109 der MOSFET-Familien genannt, obwohl er dem BC109 um einiges überlegen ist.

Es beginnt in diesem Elektronik-Minikurs alles mit einem Vergleich zwischen einer Darlingtonschaltung mit zwei NPN-Transistoren und dem Lowpower-MOSFET in N-Kanal-Technologie, eben dem BS170. Dieses Update enthält eine Erweiterung betreffs Darlingtonschaltung. In der Beschreibung, neu um Bild 2, wird einiges über die Funktionsweise deutlicher erklärt. Oft wird geglaubt, dass eine Darlingtonstufe, wenn sie durchgesteuert ist, stets die doppelte Basis-Emitter-Schwellenspannung haben muss. Dieses „Dogma“ stimmt aber nicht, wenn der eingangsseitige Transistor (T2) durch dessen Basisstrom in die Sättigung gesteuert wird. Mehr dazu im Kapitel KONDENSATORENTLADUNGSMETHODE MIT BIPOLARER TRANSISTORSCHALTUNG mit Bild 2 in: