Linearregler / Frage zu Basiswiderständen bei den Endtransistoren

Prinzipiell kannst Du Datenstreuungen durch Basis- oder Emitterwiderstände ausgleichen.
Bei unterschiedlicher Stromverstärkung kann man dies mit Emitterwiderständen ausgleichen. Wenn man aber die Emitterspannungen der einzelnen Transistoren addiert, um den Gesammtstrom zu ermitteln, sollten die Widerstandswerte gleich sein. Somit fällt das mit dem Datenausgleich weg.
Wenn man aber Basiswiderstände einfügt, reduziert man die Verstärkung zusätzlich. Um die Verstärkungsreduktion nimmt auch die Datenstreuung ab, zumindest was die nötige Ube für einen bestimmten Strom betrifft.
Die Stromgegenkopplung hat damit natürlich schon etwas zu tun, aber da ja nur ein kleiner Teil der Schaltung gezeichnet ist, kann man davon ausgehen, dass diese Stromgegenkopplung anderweitig ausgeglichen wird, bezw. wenn man die Basisspannung VOR den Widerständen betrachtet, so ist sie grösser und die Ube wird durch die Basiswiderstände, die hfe durch die Emitterwiderstände ausgeglichen.

Ich hab jetzt extra mal nachgerechnet weil noch immer nicht verstanden:

2 unterschiedliche Transistoren,
Schaltung wie oben,
Kollektorstrom bei etwa 1 A.

Formel ermittelt (näherungsweise für B >> 1):
Ic = (Ue - Ube) * B / (Re * B + Rb)

(Re ist immer 0.3 Ohm)

Fall 1 mit Rb und verschiedenen Ube:
Rb = 470
Ue = 6Volt
B1 = B2 = 100
Ube1 = 0.7
Ube2 = 0.65
-> Ic1 = 1.06A, Ic2 = 1.07A

Fall 2 mit Rb und verschiedenen B:
Rb = 470
Ue = 6Volt
B1 = 50
B2 = 100
Ube1 = Ube2 = 0.7
--> Ic1 = 0.546A, Ic2 = 1.06A

Fall 3 ohne Rb und verschiedenen Ube:
Rb = 0
Ue = 1Volt
B1 = B2 = 100
Ube1 = 0.7
Ube2 = 0.65
-> Ic1 = 1.0A, Ic2 = 1.16A

Fall 4 ohne Rb und verschiedenen B:
Rb = 0
Ue = 1Volt
B1 = 50
B2 = 100
Ube1 = Ube2 = 0.7
--> Ic1 = 1.0A, Ic2 = 1.0A



Fazit: Rb nix gut !

Das gannze hängt von der Aufgabenstellung ab.
Hier ein leicht erweitertes Prinzip:

Angenommen, wir hätten eine Stromverstärkung von 100.
Durch die Re bekommen wir an allen Transistoren einen gleichen Strom bei gleichem Ib (Das wäre natürlich bei gleichem hfe auch der Fall). Wir wollen sicher gleiche Re, weil wir daraus den Gesamtstrom mit einer I/U- Umsetzung (OPV) ableiten (natürlich würde bei Verwendung von gleichen Re und hfe eine Messung genügen).
Wenn wir nun gleiche Ue haben und gleiche hfe, so bedeutet das noch nicht, dass bei einer gemeinsamen Ub (gegen Masse) alle Transistoren den selben Strom ziehen (sehr kleine Unterschiede durch die Re).
Wenn wir aber annehmen, wir hätten leicht unterschiedliche Ube für einen Ib von 20mA und Re wäre Null, so bekämen wir keinen einheitlichen Ic von je 2A.
Wir können also eine "Gegenkopplung" auch durch einen Rb auslösen, genau wie durch einen Re. Bei einer Verstärkung von 100 muss einfach für den gleichen Effekt Rb 100x Re sein.

Grundsätzlich bedeutet dies, dass wir entweder Re oder Rb einsetzen könnten. Nur, wenn wir aus Re den Totalstrom errechnen wollen, brauchen wir Re. Und wenn wir weiter den Ic jedes Transistors gleich halten wollen, brauchen wir Rb.

Wenn hfe bei allen Transistoren gleich wäre, könnten wir die Basen auch mit Konstantstromquellen ansteuern. Dann hätten wir geringere Spannungsabfälle, aber die Stromquellen müssten bei nicht gleicher Verstärkung auf das jeweilige hfe abgeglichen sein.
Bei Verwendung von Widerständen ist der Spannungsabfall grösser, damit spielt aber ein Delta Ube keine nennenswerte Rolle mehr.
Richtig ist natürlich, dass dann Ue auch eine untergeordnete Rolle spielt.

Der langen Rede kurzer Sinn: Wenn ich Ue als Messgrösse für den Strom einsetzen will, braucht es einen Re. Ob ich nun an jedem einzelnen messe oder nur an einem beliebigen, spielt zuerst mal keine Rolle.
Wenn ich nun einen Rb verwende, nimmt für die "Stromharmonisierung" die Wirkung von Re ab, weil die Spannung an Re im Vergleich zur Spannung am Rb unbedeutend werden kann (sicher in meinem Rechnungsbeispiel). Eine Stromharmonisierung ist also bei einem relativ kleinen Rb gegeben, wenn er zum Teil die Wirkung unterschiedlicher Ube für bestimmte Ib ausgleicht.
Wenn es einfach nur um eine Stromharmonisierung geht, unter der Annahme geringster Unterschiede der Ube zu Ib und nicht zu grosser differierender Verstärkungen, ist man mit dem Einsatz von Re besser beraten.

Was so kompliziert tönt, kann man einfach zusammenfassen: Beides ist möglich und keines ideal.

Soweit habe ich es (ach schon vorher) verstanden:

Mit einem Rb ereiche ich gleichen Basisstrom durch die Transistorn, dadurch unterschiedlichen Ic.

Mit einem Re ereiche ich gleichen Ic, dadurch unterschiedliche Ib.

Soweit klar, jedoch beides zusammen ergibt keinen Sinn
weil beide Mechanismen gegeneinander wirken.

Und bei obiger Schaltung geht es rein um gleichen Kollektorstrom durch alle Tansistoren, wie sich der Basisstrom aufteilt ist der Regelschaltung egal.
Im Endeffekt vernichtet Rb wieder das was ich mit Re (alleine) erreicht hätte.

Hallo!
Ein weiterer Grund für die Verwendung von Basiswiderständen könnte auch der Schutz der Transistoren sein.
470 sind zwar dafür (meiner Meinung) schon etwas zuviel.
Aber gänzlich ohne Basiswiderstand würde ich nicht ansteuert.

Gruß
Bernhard

Hallo !
Kann man ja machen, aber vorher alle Basen zusammenschalten.

Bei der gefunden Schaltung handelt es sich um ein 30V/10A
Netzteil mit 6 TIP141 Darlingtons. Im Moment des Kurzschlusses eine angenommene Uce von 45V und 1,7A pro Transistor. Der SOA Bereich ist dort bei max. 2A, etwas ungleiche Stromaufteilung und schon rauchts.

LG

Hallo Bin laden,

ja, da hast Du recht. Das ist knapp.
Aber ich denke, dass die Basiswiderstände trotzdem eine Art Schutz sind.
Wenn du jetzt bei voller Ausgangsspannung plötzlich den Ausgang kurzschließt (es gibt ja dann auch einen Funken), dann bricht die Spannung an den Emittern und damit auch an der Basis sehr schnell ein. Mit einem sehr hohen du/dt.

Wenn jetzt die Quelle zu der Leitung auf der anderen Seite der 470 Widerstände nicht wirklichen Stromquellencharakter hat, kann es zu bösen Spannungs- und damit Stromspitzen in die Basis kommen -> TIP141 auch futsch!

Ich denke, dass das der Grund für die 470Ohm Widerstände ist.

Das lineargeregelte Netzteile der "Standard-Klasse" allesamt grenzwertig sind, kenn ich kaum anders.
EA verbaut z.b. in einem 30V/10A Netzteil nur 4 2N3055.
Klar, unterhalb 15V wird die Trafospannung umgeschaltet. Trotzdem ist das auch grenzwertig. Ohne Lüfter dahintergestellt, raucht sowas bei hoher Last (also entweder 1V/10A oder 16V/10A) regelmäßig ab ...
Bei 45V kann der 2N3055 für DC ja auch nur noch 2A.

Gruß
Bernhard

Hallo,

wenn man die Transistoren nach B selektiert (Ic = const.), dann kann man Rb nehmen. Ib ~ konstant und B gleich --> Ic ~ gleich.

Besser sind aber Re. Ic soll ja ~ gleich sein. Dann können ungleiche Ube vorhanden sein und werden gegengekoppelt, und zwar umso besser, je größer Re.

Beides geht nicht.

Basiswiderstände so groß zu machen, daß sie als Überstromschutz fungieren, halte ich für problematisch und für überflüssig. Es gibt einfache und wirksame Überstromsicherungen.

Kann man ja machen, aber vorher alle Basen zusammenschalten.

Zusätzlich redundant wäre o.k. aber Rb nicht zu groß machen wegen der Transistorkapazitäten.

Rb hat den Vorteil, dass man den Basisstrom direkt begrenzen kann.
Ein schlechtes Netzteil-Beispiel: Die Phantomspeisung (48V) in einem Studer Studiomischpult.
Das Netzteil hat eine rückläufige Charakteristik, damit bei einem Kurzschluss die Leistung über dem Längstransistor nicht zu hoch wird (Uc ca. 85V!). Dazu ist einiges an IC und Transistoren eingesetzt.
Nun wird zur Stromüberwachung die U Re verwendet und über einen PNP-Transistor ausgewertet. Dem ist ein NPN nachgeschaltet, welcher den OPV steuert. Dieser steuert einen Treibertransistor ohne irgendwelche Strombegrenzung.
Bei einem Kurzschluss ist nun das Basissignal des Längstransistors noch auf etwa 49V, der Emitter aber auf etwa 3V. Und dank der Reaktionszeiten der Transistoren und IC ist der Längstrans ein "Längsttransistor" geworden, also die längste Zeit Transistor gewesen. Und damit landet dann an den Mikrofonen statt 48V satte 85V, was diese nicht sonderlich schätzen!
Durch den Einsatz eines Rb lässt sich die Sache erstens entschärfen und zweitens habe ich bei diesem Netzgerät noch schnelle Dioden von der Basis zum Ausgang (nach dem Re) geführt, welche den Basisstrom ebenfalls begrenzen.

Ob also Rb Sinn machen, hängt wirklich von der tatsächlichen Schaltung ab.

Viele Umwege bei einer Strombegrenzung sprechen natürlich nicht gerade für ein ausgewogenes Schaltungsdesign. Am Ausgang des Reglers findet sich meist ein Elko in der Größenordnung 10µF. Ich empfehle 100µF. Durch den Elko werden nicht nur HF- Schwingungen vermieden, sondern die Ausgangsspannung für einen erheblichen Zeitraum auch bei einem Kurzschluß gehalten, es sei denn, jemand legt eine Erdungsschiene direkt über die Schaltung.
Beim Überschreiten des zulässigen Basisstromes kommt es nicht immer zu einem C-E- Schluß, sondern häufiger gar zu einer B-E- Unterbrechung.
Aus Prinzip könnte man einen Basisvorwiderstand hinzunehmen, sollte diesen aber mit 4,7nF überbrücken. Der Widerstand errechnet sich aus der geschätzten Überspannung und dem 10-fachen Basisstromgrenzwert.
Eine Überbrückung durch zwei Dioden würde wiederum den Treiber gefährden und könnte nach hinten losgehen, je nach Schaltung.

beide Widerstände reduzieren bei Belastung (Ic) die Ausgangsspannung eines Transistors.
(Spannungsabfall an Re und Spannungsabfall am Basiswiderstand), dadurch ist der Beitrag an den Gesamtstrom für diesen Transistor reduziert. Das hat zur Folge, dass die anderen Transistoren mehr Strom abgeben müssen. Wenn aber bei den anderen Transistoren der Strom steigt, reduzieren auch diese ihre Ausgangsspannung, dadurch verteilt sich der Strom gleichmäßig auf alle Transistoren.