Transistor Schaltstufen

By | 31. August 2015

Transistor-Schaltstufen für Arduino

Sobald höhere Lasten angesteuert werden müssen, sind die Ausgabe-Pins des Arduino überfordert. Abhilfe schaffen im einfachsten Fall entsprechende Transistor Schaltstufen die über die Arduino-Ports mit einem TTL-SIgnal angesteuert werden.

Schalten mit NPN Leistungstranistoren

Die Schaltstufe besteht aus einem oder falls man weitere Ausgänge benötigt mehreren NPN Leistungstransistoren. Der Transistor bestimmt dabei die maximale Leistung die geschaltet werden kann.

Bildschirmfoto 2016-08-14 um 13.34.55

 

Wie aus dem Schaltbild zu entnehmen ist benötigt man nur sehr wenige Bauteile: Neben dem Leistungstransistor benötigt man einen Basis-Widerstand von ca. 1KOhm und eine Diode, die bei induktiven Lasten verhindert, dass etwaige Spannungen an den Prozessor zurück fliessen.

Mit einer Leuchtdiode und einem Vorwiderstand von etwa 220-330Ohm kann man optional eine optische Schaltanzeige einbauen. Sollte man nicht mit den Arduino-Spannungen versorgen, benötigt man eine externe Spannungsversorgung und in diesem Fall dann auch eine zusätzliche Masse-Verbindung, zwischen dem Arduino und der externen Spannungsquelle.

Je nach dem wieviele Verbraucher geschaltet werden müssen, kann dies als Grundschaltung verwendet werden, die beliebig oft, wiederholt werden kann.

 

Schalten mit MOS FETs

MOS FET Transistoren sind normalerweise so ausgelegt, dass Sie Ihre maximale Leistung bei mehr als den vom Arduino-Ausgang gelieferten 5V liefern. Dennoch macht ihr Einsatz dort Sinn, wo hohe Lasten bei zu schalten sind.

Allerdings gibt es bei den üblichen Transistoren deutliche Leistungsunterschiede wie die Tabelle in der Abbildung verdeutlichen soll. Die sehr populären Transistoren IRF 510 / 520 haben bei 5V SourceLevel Spannung gerade mal 1 A Schaltleistung bzw 3 A beim IRF520, obwohl sie mehr als das doppelte laut Datenblatt liefern könnten.

bildschirmfoto-2016-11-05-um-08-47-21

Der IRF530 liefert bei gleicher Ansteuerung bereits 4,5 A. Ebenfalls interessant wenn es um sehr hohe Lasten geht, ist der IRL 540. Das “L” in der Bezeichnung gibt an, dass es sich um einen Transistor speziell für das Logic-Level handelt. Somit also hervorragend für den Einsatz in Verbindung mit Microcontroller Schaltungen geeignet ist. Das Datenblatt weist dabei eine beachtliche Leistung von 28 A aus.

Wichtig ist zu beachten, dass es sich um zwei getrennte Spannungsversorgungen handeln muss. Der Leitungsteil kann somit mit deutlich höheren Spannungen (Vcc >5V) arbeiten. Um die Steuerung über den Arduino Ausgang sicherzustellen, ist eine Arduino-taugliche Spannungs-Versorgung und  eine gemeinsame Masse-Verbindung erforderlich.