Arduino + Transistor wird heiß

Hallo zusammen! Ich möchte eine kleine Temperatursteuerung für eine Heizfolie bauen. Dazu abe ich folgende Komponenten:

http://www.conrad.de/ce/de/product/150840/?insert=62&insertNoDeeplink&productname=Bipolar-Standard-Leistungstransistor-STMicroelectronics-BD241C-NPN-Gehaeuseart-TO-220-IC-3-A-Emitter-Sperrspannung-UCE

http://www.conrad.de/ce/de/product/532878/Heizfolie-selbstklebend-12-VDC-12-VAC-12-W-Schutzart-IPX4-L-x-B-110-mm-x-77-mm-Thermo?ref=searchDetail

-1kOhm Widerstand -Arduino uno

Das Programm steht schon, ich habe aber Probleme mit einer ziemlichen Hitzeentwicklung des Transistors zu kämpfen. Ich messe auch nur eine Stromstärke von 0,2A. Theoretisch sollte eine 12W Folie ja bei 12v auch 1A ziehen. Ich habe daher die Vermutung, dass der Transistor nicht richtig durchschaltet.

Können Transistoren also heiß werden, wenn sie nicht richtig durchschalten?

Gruß reggy

reggy:
Können Transistoren also heiß werden, wenn sie nicht richtig durchschalten?

Ja, natürlich.

Dein Transistor hat eine Gleichstromverstärkung von 25 bei 1A. Und das ist noch ohne Übersteuerung um wirklich auf UCE(sat) zu kommen. Das heißt dein Basisstrom muss mindestens 40mA betragen. Da bist du schon am Limit eines Arduino Pins. Um ihn dann in die Sättigung zu bringen ist ein Vorstufe mit einem BC Transistor angebracht.

Feldeffekt-Transistoren sind viel einfacher zu handhaben. Da kommt es in solch einfachen Schaltungen nur auf die Spannung an.

Du kannst ja mal den 1k Widerstand auf 150R reduzieren.

Und dann im eingeschaltenen Zustand die Spannung Kollektor-Emitter messen. Die sollte kleiner 1,5V sein.

aber warm wird er trotzdem werden. Selbst wenn du ihn in die Sättigung treibst, wird er noch knapp 100°C haben!

Verlustleistung Ptot = UceSat * Ic = 1,2V * 1A = 1,2W Temperaturerhöhung dT = Rth * Ptot = 62,5 K/W * 1,2W = 75K Absolute Temperatur Tc = Umgebungstemperatur Ta + dT = 25°C + 75K = 100°C

Besser wäre wirklich der von Serenifly angesprochene Fet. Du brauchst einen Logic-Level fet, z.B. einen IRLZ44N oder quasi alle anderen die mit IRL... anfangen.

Hi! Danke für die Antworten! Das ganze soll zwar eine Heizfolie steuern, aber soooo heiß muss es dann doch nicht sein ;) Das heißt ich kann mit dem IRLZ44N einfach den entsprechenden pin auf HIGH legen und das MOSFET schaltet durch? Habe ich das richtig verstanden?

Gruß Reggy

Ja. Und am besten noch einen 10-100k Widerstand zwischen Gate und Masse damit der Transistor schnell und sicher sperrt. Aber man muss da im Gegensatz zu Bipolar-Transistoren in diesem Fall nichts groß rechnen.

Darf ich ganz blöd fragen wieso? (wieso zusätzlich ein widerstand)

Der zusätzliche Wiederstand stellt einen Gate-Ableit wiederstand dar. Anders als normale Transistoren werden Mosfets über Spannung gesteuert. Dabei wird die Kapazität des Gates geladen und damit diese sicher entläd und somit der n-Kanal Mosfet sicher sperrt baut man einen Wiederstand zwischen Gate und Masse.

Der Widerstand ist dazu da bei hochohmigen Arduino Ausgang (zB während der Einschaltphase) bzw wenn die 12V anliegen aber die 5V für den Arduino nicht da sind, damit das Gate des MOSFET Massepotential hat und darum sperrt. Ohne diese Widerstand können Lecksträme des Arduino Pins oder eingefangene Störungen den MOSFET ungewollt durchsteuern.

Für den normalen Betrieb ist er nicht nötig da der Arduino-Ausgang das Gate genügend auf HIGH (+5V) oder LOW (0V) polarisiert und darum sicher schaltet bzw sperrt. Fürs Entladen des Gates ist kein Widerstand notwendig, da das schon der Ausgang des Arduino (viel besser weil mit höherem Strom) macht.

Grüße Uwe

Danke für eure Hilfe!
Das mit den Widerständen habe ich jetzt verstanden
Eine Frage noch, geht auch ein IRFZ24NPBFoder IRF 520 oder ein IRF640N?
Die sollten eigentlich alle gehen, oder?

Der Unterschied ist das normale FETs eine Gate-Spannung von 8-10V brauchen um richtig durchzuschalten. Das heißt sie haben erst bei höheren Spannungen ihren niedrigsten Kanalwiderstand. Das "L" bei "IRL" steht für "Logic Level". Das heißt sie schalten auch schon bei 5V voll durch.

Ein IRF geht bei diesen niedrigen Strömen zwar auch und ist dabei immer noch weit kühler als ein Bipolar-Transistor (oder erwärmt sich vielleicht sogar gar nicht spürbar), aber Logic Level ist besser.

Oh, Mist
Habe einfach die Website von dem shop durchgesucht, an dem ich nachher noch vorbei kommen könnte.
Da habe ich leider die falschen erwischt. Den einzigen, den er vorrätig hätte wäre ein IRL3803PBF.
Der scheint mir zwar reichlich überdimesioniert, aber könnte der passen?

Sorry, für die dumen Fragen

Der ist auch nicht viel überdimensionierter als ein IRLZ44. Und ein sehr guter Transistor mit extrem niedrigem Kanal-Widerstand von nur ca. 10mOhm bei 5V. Deshalb auch der sehr hohe Drainstrom. Den könnte man auch mit 3,3V Prozessoren verwenden. Aber das ist bei 1A irrelevant.

Wie gesagt, wenn du nichts anderes findest oder das zu teuer ist, kannst du auch einen IRF nehmen. Man könnte auch einen NPN (BC Serie) davor bauen, dann kann man das Gate mit 12V ansteuern. Aber das geht bei nur 1A auch mit 5V.

OK danke, dann nehme ich den gleich mit