555 monostabile Konfiguration: Warum ist das Kurzschließen eines geladenen Kondensators kein Problem?

In der typischen monostabilen Konfiguration werden 555 Timer gezeigt, wobei der Entladestift (7) direkt mit dem Kondensator verbunden ist. Die Idee ist, dass, wenn der Ausgangspin (3) auf Low geht, beide Seiten des Kondensators geerdet sind, sodass der Kondensator im Grunde kurzgeschlossen ist (durch den internen Transistor im 555-Chip). Der Kondensator entlädt sich sofort, und das wird als positiv angesehen, da die gesamte Schaltung sofort bereit für die nächste steigende Flanke am Trigger-Pin (2) ist.

Die Idee, einen geladenen Kondensator kurzzuschließen, erscheint mir jedoch höchst unerwünscht. Es sollte eine unangenehme Stromspitze erzeugen, die möglicherweise den Transistor im 555-Chip beschädigen könnte. Ich weiß, dass Kondensatoren, die normalerweise mit 555-Chips verwendet werden, sehr klein sind und Stromspitzen von ihnen schwach sein sollten. Angesichts der Popularität des 555-Chips kann ich jedoch nur annehmen, dass es da draußen eine Menge gibt, die mit 555-Timern spielt (und sie missbraucht), und dazu gehört sicherlich ein angemessener Anteil großer Kondensatoren in monostabiler Konfiguration. Ich würde Berichte von Leuten erwarten, die Transistoren ausblasen, und Warnungen über einen maximalen sicheren Kondensatorwert. Was ich finde, ist kein einziger Bericht oder keine Warnung, und alle gehen davon aus, dass das Kurzschließen eines Kondensators auf diese Weise unabhängig vom Kondensatorwert immer sicher ist.

Meine Frage ist also: Warum ist es kein Problem, einen geladenen Kondensator kurzzuschließen?

Bearbeiten: Ich wusste nicht, dass es verschiedene Arten von 555-Timern gibt. Während meine Frage wahrscheinlich für alle Typen gilt, sind die 555er, an die ich gewöhnt bin, NE555 mit bipolaren NPN-Transistoren.

Nur um sicherzugehen, ist die Frage nach dem bipolaren Typ wie NE555 oder dem CMOS-Typ wie 7555 oder LMC555?
Der an der Frage beteiligte Transistor ist derjenige im 555-Chip, das ist ein NPN-Bipolartransistor.
"Der 555"-Chip existiert nicht. Es gibt eine ganze Reihe verschiedener 555-Chips. Plural. Die CMOS-Varianten haben kein NPN - sie haben einen N-Kanal-MOSFET. Um sicherzugehen, könnten Sie Ihre Frage bearbeiten , um anzugeben, von welcher Art von 555 Sie sprechen, oder sagen , dass Sie nach allen Arten fragen.
Ich habe gerade bemerkt, dass sich die Codes in Justmes Kommentar auf 555-Chips und nicht auf Transistoren selbst beziehen, daher ist meine Antwort völlig unangemessen. Entschuldigen Sie, dass Sie den Punkt wiederholen mussten. Ich habe die Frage wie gewünscht bearbeitet.

Antworten (2)

Alles hat Grenzen. Kondensatoren haben auch einen internen Widerstand (ESR), der eine sofortige Entladung verhindert. Der Transistor im 555 wurde für diese Aufgabe entwickelt und ihm wurde entsprechende Chipfläche zugewiesen. Lesen Sie Anmerkung 6 auf dem TI LM555-Datenblatt, Februar 2000, überarbeitet im Januar 2015. Dort heißt es: „Es ist kein Schutz gegen übermäßigen Pin-7-Strom erforderlich, vorausgesetzt, die Verlustleistung des Gehäuses wird nicht überschritten.“

Einfach ausgedrückt, es ist kein direkter Kurzschluss, und der Chip ist nur dafür ausgelegt, damit umzugehen.

Die Stromspitzen können groß sein, aber andererseits wird der Entladetransistor nicht sehr stark angesteuert.

Im stationären Zustand zeigen die Ströme und Spannungen des Entladestifts an, dass die Ausgangsimpedanz in der Größenordnung von 10–20 Ohm liegt.

Und da ein BJT nur den Basisstrom verstärkt, ist bei entsprechender Begrenzung des Basisstroms auch der Kollektorstrom zum Entladen des Kondensators begrenzt, sodass er nicht destruktiv ist.

Der Kondensator kann auch nicht beliebig groß sein, da viele Datenblätter Diagramme mit Elektrolytkondensatoren haben, die bei 100 uF enden. Größere Elektrolytkondensatoren könnten zu viel Leckage aufweisen, um für die Zeitsteuerung verwendet zu werden. Da dies bereits die praktische Kapazität begrenzt, die am Entladestift sein kann, kann davon ausgegangen werden, dass er diese praktische Kapazität entladen kann.

Sie erhalten seltsame Effekte mit großen Kappen auf 555s, selbst wenn Sie sich nicht um Präzision kümmern, wie ich festgestellt habe, als ich nach dem Starten meines Vans eine Verzögerung von ca. 15 bis 30 Minuten benötigte, bevor ich ein Relais einschaltete, um die zweite Batterie aufzuladen. Die Kurzzeittestschaltung funktionierte gut, die Langzeittestschaltung jedoch nicht. (Am Ende bin ich nur mit einem manuellen Schalter gelaufen, der als vorübergehende Maßnahme gedacht war)
@ChrisH, ein Relais basierend auf der Spannung der 1. Batterie würde wahrscheinlich besser funktionieren, aber Ihr KISS-Ansatz mit einem Schalter, der von Ihrer grauen Substanz gesteuert wird, funktioniert auch.
@Lenne Ich war mir nicht sicher, ob ich die Spannung messen sollte, während die Lichtmaschine sie auflädt, weshalb ich an einen Timer dachte - überarbeitet von einem Brett, das ich in der Schule (!) Gemacht habe, also hatte ich die Teile
Abseits vom Thema - Lichtmaschinen geben ihren "Ladestrom" anhand der Spannung in der Sekundärspule aus. Das wird oft verwendet, um Stromzähler auf Booten zu betreiben (wie auf meinem). Sie müssten die Logik umkehren, aber sobald der Regler feststellt, dass die Batterie zufrieden ist und die Spannung der Sekundärspule abfällt, können Sie die zweite Batterie online schalten
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