Transistör tabanı için direnci hesaplamak için yardıma mı ihtiyacınız var

Arduino'mla kullanmak istediğim 3 adet 12VDC / 40A otomotiv rölem ( veri sayfası ) var. Ben takip öğretici dayanarak ( link ) Ben transistör, direnç ve diyot gerekir. Elektrik mühendisi değilim, bu yüzden yaptığım parça ve hesaplardan emin değilim.

Başlangıç ​​için, röle bobini direnci veri sayfası başına% 90 ±% 10 Ohm'dur. Bu yüzden mevcut akışı hesaplayarak devam ediyorum.

Voltaj = Direnç * Güncel

Mevcut = Gerilim / Direnç

Güncel = 12V / 90

Ohm Akımı = 133mA

Transistör için 2N3904 veya 2N4401 alabilirim. Bu noktada transistörün tabanı için direnci hesaplamalıyım. Eğitimde onun aşağıdaki gibi

hfe = Ic / Ib

Ib = Ic / hfe

Ib = 0,03 A / 75 Ib = 0,0004 A => 0,4 ​​mA

R1 = U / Ib

R1 = 5V / 0.0004 A

R1 = 12500 Ohm

2N3904 veri sayfası, lc = 100mA (benimki 130mA olduğunda) ve Vce = 1V olduğunda H (fe) 'nın 30-300 olduğunu belirtir. Bu noktada neler olduğuna dair hiçbir fikrim yok, bu yüzden yardıma ihtiyacım var.

Düzenleme: İşte ne ile sona erdi. Resimdeki RLY1 12VDC / 40A'dır ( bağlantı )

En kötü durum için tasarlayalım, bu iyi bir uygulamadır.

$Ic = 133\text{mA}$

$h_{FE} = 30$ # veri sayfasına göre minimum 30, genellikle çok daha iyi; @ Lc = 100 mA

Şimdi Ib'yi hesaplayabilirsiniz:

$I_b = \dfrac{I_c}{h_{FE}} = \dfrac{133\text{mA}}{30} = 4.43\text{mA}$

$V_{BE,SAT} = 0.95$ # veri sayfası, en yakın eşleşme 50mA. Maksimum değer, pratik değer muhtemelen çok daha düşüktür (0.65V)

Şimdi temel seri direncini hesaplayalım. Bu, direnç boyunca geçen gerilime eşittir. Direnç üzerinden geçen akım, temel akım ile aynıdır. Üzerindeki voltaj, transistörün V (CE, sat) taban-verici voltajı tarafından azaltılan ray voltajıdır (5V).

$R_B = \dfrac{U_{R_b}}{I_b} = \dfrac{V_{CC} - V_{BE}}{I_B} = \dfrac{5 - 0.95}{4.43/1000} = 913\Omega$

Şimdiye kadarki en kötü durum mühendisliği ile, bir kez için en yakın 1kΩ E12 direnç değerine (veya en kötü durum mühendisliği için 820Ω) yuvarlayalım.

Röle bobininin 133 mA nominal değere ihtiyaç duyduğu konusunda haklısınız. Ancak, bu en kötü durum değildir ve bobin boyunca 12 V uygulandığını varsayar. Yine de, bu başlamak için iyi bir yer, o zaman daha sonra 2 marj çarpanı atacağız.

Diyelim ki kullanacağınız transistörün minimum garantili kazancı 50'dir. Bu, taban akımının en az 133 mA / 50 = 2,7 mA olması gerektiği anlamına gelir. Dijital çıktınız 5 V ise, transistörün BE düşüşünü hesapladıktan sonra taban direncinde yaklaşık 4.3 V olacaktır. 4,3 V / 2,7 mA = 1,6 kΩ. Biraz marj bırakmak için bunun yarısını kullanın. 820 common ortak değeri iyi olmalıdır.

Şimdi dijital çıkışın ne vermesi gerektiğini kontrol edin. 4,3 V / 820 Ω = 5,2 mA. Birçok dijital çıkış bunu sağlayabilir, ancak sizinki olup olmadığını kontrol etmeniz gerekir. Eğer yapamazsa, farklı bir topolojiye ihtiyacınız vardır.

Transistörü doygun bir anahtarlama konfigürasyonunda kullandığınız için, röle bobinden cihaz üzerinden batmak istediğiniz kolektör akımı miktarı için gerçekten gerekli olandan daha fazla taban akımı pompalarsanız sorun olmaz.

Bu, 2N3904 / 2N4401 durumunda enjekte edebileceğiniz maksimum taban akımı için pratik bir sınırdır. Bu sınır, parçaların veri sayfalarında her zaman açık bir şekilde belirtilmemiştir, ancak deneyimden 5-> 6 mA aralığında olduğunu söyleyebilirim.

Anahtarlama tasarımı için, minimum garantili Hfe artı bir marj planlamak isteyebilirsiniz. Diyelim ki Hfe'nin en kötü durumu olarak 25'i seçtiniz. 133mA'lık bir kollektör akımı ve 25'lik bir Hfe ile 5.32mA'lık bir çalışma taban akımı ortaya çıkacaktır. Bu, bu transistör tipleri için OK alanında gibi görünüyor.

Tabanı 5V'luk bir sinyalden sürmek istediğiniz anlaşılıyor. 0.7V nominal Vbe ile taban direnci boyunca 4.3V'luk bir düşüş bırakır. Akımı 4.3V'de 5.32mA ile sınırlama direnci yaklaşık 800 ohm'dur. 820 ohm standart değer baz direnç kullanın.

Son not. Bunu doğrudan bir MCU çıkış piminden kullanıyorsanız, MCU 5V çıkış seviyesinde 5.32mA kaynak yapamayabilir. Bu nedenle MCU çıkışı 5V'den biraz düşecektir. Bu, baz akımını bir miktar azaltacaktır, ancak en kötü durum Hfe kullanarak hesapladığımızdan, röle sürücüsü, çantasından çıkaracağınız çoğu transistör için çalışmaya devam edecektir.

Bir transistörün tabanına toplayıcı akım gereklilikleri ve tarafından ima edilenden kesinlikle daha fazla akım koyabilirsiniz . Aslında genellikle yapmanız gerekir - bu, tüm normal çalışma koşullarında devrenin beklendiği gibi çalışmaya devam etmesini sağlar.$h_{fe}$

Yine de sınırlar vardır - transistörün veri sayfası mutlak maksimum taban akımının (örneğin) 50 mA olduğunu söyleyebilir - eğer kolektör akım gereksinimleri ve 50 ima ederse o kadar yükseğe çıkmak istemezsiniz. . Bu yüzden 500 . Bu muhtemelen tüm olasılıkları kapsayacaktır. μ A μ $h_{fe}$$\mu A$$\mu A$

Ancak, baz istasyonunu çalıştıran devrenin karar verdiğiniz akımı sürekli olarak sağlayıp sağlayamayacağını belirlemeniz gerekir. Yine, veri sayfası sizi bilgilendirir ve bu numaraya çok yakın yelken açmak istemezsiniz, aksi takdirde yongaların güvenilirliğini azaltmış olabilirsiniz.

Başka bir düşünce daha var. Birçok CMOS cihazı, maksimum çıkış akımının (örneğin) 20 mA olduğunu söyleyecektir, ancak aynı zamanda maksimum güç akımının (örneğin) 100 mA olduğunu belirtecektir. Bu, çip 3 çıkış kullanıyorsa iyidir, ya da çip bir sekizli tampon ise. Pin başına akım çıkışını gerçekçi bir şekilde kontrol edin VE güç kaynağı akımını iki kez kontrol edin - bu konuda tüm o / p pinlerinin 20 mA dışarı itmesini önleyen bir sınır olabilir.

Ib = Ic / hfe (İyi)

Ib = 0,03 A / 75 Ib = 0,0004 A => 0,4 ​​mA

Hmmm! Ic = .13 A, 0.03 değil ve hfe'yi 75 yerine yaklaşık 50 olacaktı. (Genellikle küçük sinyal transistörleri en azından bu kazanca sahiptir) Bu Ib = 0.0026 veya 2.6mA verir.

5V'luk bir giriş için, giriş direnci üzerindeki voltaj düşüşü 5 - 0.6V = 4.4V olacaktır (transistör açılmadan önce baz verici düşüşünün yaklaşık 0.6V gerektiğini unutmayın.) Bu;

                Rb = 4.4/0.0026 = 1k7

Şimdi bu, taban direnci için maksimum bir değerdir , bu nedenle 1k5 veya hatta 1k0'ın altında standart bir değer direnci seçin.

Bu bağlantıyı paylaşmak istiyorum, gerçek dünya elektroniği ile arayüz oluşturmak için mikrodenetleyicileri kullanma konusunda iyi bilgiye sahip. Bak Bölüm 7 arasında İçindekiler Mikrodenetleyici Arayüz Tablo