Hallo Paul,
dann will ich erstmal was zum Darlington-Transistor erzählen. Dabei handelt es sich um eine zusammenschaltung von zwei einzelnen Transistoren (mit zwei Widerständen) in einem Gehäuse. Damit erreicht man eine sehr viel größe Stromverstärkung und kann auch meist mehr Strom schalten. Allerdings ist der Theorie nach die Schaltzeit etwas länger, da ja beide Transistoren schalten müssen.
Im Betrieb eine Transistors als digitaler Schalter ist die Einschalt-Verzögerung kürzer als die Ausschaltverzeögerung, weil beim Einschalten der Basis-Strom den Transistor aktiv durchschaltet. Beim Abschalten ist der Basis-Strom plötzlich weg, aber es dauert eine gewisse Zeit, bis die Elektronen aus der Basis-Emitter-Strecke verschwunden sind und der Transistor wieder sperrt. Dabei hilft es, wenn ein Widerstand von der Basis zum Emitter führt, mit dem dann das Potential der Basis direkt auf das vom Emitter gezogen wird und so die restliche Ladung praktisch wieder aus der Basis rausgesaugt wird.
Ein zusätzlicher Effekt ist, dass die Transistoren eine gewisse parasitäre Kapazität aus Kollektor besitzen. Diese Kapazität wird während der Ein-Phase aufgeladen und die dort angesammelte Ladung steht auch nach dem Sperren des Transistors noch dort an. Das kann dann dazu führen, dass die dort angeschlossenen LEDs mit dieser Rest-Ladung noch kurz aufleuchten. Ein Widerstand vom Kollektor gegen Masse (bei PNP-Transistoren) kann diese Ladung ableiten, bevor die LEDs auf dem anderen Pin Strom bekommen und so das Aufleuchten verhindern.
Im Datenblatt vom BD678 finde ich leider keine Schaltverzögerung und keine Ausgangs-Kapazität. Daher kann ich leider nichts berechnen. Vermutlich ist der aber noch schlimmer als der BD238. (Warum? Gute Frage! Ist so eine Ahnung. Das Datenblatt hat ähnliche Werte, aber es ist wieder ein Darlington.)
Ich habe ein wenig herumgesucht und in einem Datenblatt eines Vergleichstyps des TIP127 gefunden, dass die Ausschaltzeit (turn-off-time) 8.5us beträgt, was natürlich viel zu viel ist und mit dem LED-Timing nie funktionieren wird, da dort nur max. 0.5us zur Verfügung stehen. Im neuen Amplifier-Timing sind es immerhin 4us, beim Latch-Timing ca. 10us.
Beim ULN2803 (enthält 8 NPN-Transistoren) ist die Ein- und Ausschaltzeit jeweils mit 1us angegeben. Es gibt den UDN2580, der 8 PNP-Transistoren enthält - aber auch dort ist die Ein- und Ausschaltzeit mit 5us zu groß. (Außerdem kann der auch nur 500mA pro Kanal - etwas zu wenig.) Anscheinend sind PNP-Transistoren langsamer als NPN-Transistoren. Das wusste ich bis eben auch noch nicht.
Ergebnis meiner Reichelt-Datenblatt-Stichproben-Suche:
Der 2N4033 hat laut Datenblatt eine Schltverzöerung von unter 200ns selbst beim Ausschalten und kann 1A dauerhaft schalten, also bestimmt auch 2A, weil er ja nur 1/20 der Zeit eingeschaltet ist. Leistungsmäßg sollte das mit dem Typ auch aus dem gleichen Grund hinhauen. Die Ausgangskapazität ist mit unter 100pF auch noch recht klein.
Widerstände:
Kleinere Werte führen zu höherem Stromverbrauch, aber geringeren Schaltzeiten. Ich würde hier jetzt mal 470Ohm vor der Basis und 220Ohm von der Basis zum Emitter vorschlagen. Damit fließen dort im Ein-Zustand ca. 10mA, was noch nicht viel ist. Im Aus-Zustand ist mit 220Ohm die Basis recht niederohmig am Emitter, was zum schnellen Abschalten führen sollte.
Für den Widerstand vom Kollektor zur Masse setzte ich hier mal 100pF und 100ns an: R = tau / C = 100ns / 100pF = 1kOhm. Damit ist die parasitäre Ausgangs-Kapazität dann in spätestens 500ns leer.
(Ja, diese Widerstände sind alle viel kleiner als im Original-Schaltplan. Da hat wohl einer nicht richtig gerechnet, sondern geraten.
)
Ich hoffe mal, damit wird alles besser, garantieren kann ich dafür aber leider nicht. Na zumindest ist der Transistor mit 41 Cent bei Reichelt nicht so wahnsinnig teuer...
Gruß,
Stefan
ich komm später wieder
