Interruptor electrònic de transistors - Principi de funcionament i esquema

En dispositius de pols sovint es poden trobar interruptors de transistors. Els interruptors de transistors es troben en flip-flops, interruptors, multivibradors, generadors de bloqueig i altres circuits electrònics. En cada circuit, l'interruptor de transistor realitza la seva funció i, depenent del mode de funcionament del transistor, el circuit de l'interruptor en conjunt pot canviar, però el diagrama esquemàtic bàsic de l'interruptor de transistor és el següent:

Hi ha diversos modes bàsics de funcionament d'un interruptor de transistor: mode actiu normal, mode de saturació, mode de tall i mode invers actiu. Tot i que el circuit de commutació de transistors és bàsicament un circuit amplificador de transistors emissor comú, aquest circuit difereix en funció i mode d'un amplificador típic.

En una aplicació clau, el transistor serveix com a interruptor ràpid i els estats estàtics principals són dos: el transistor està apagat i el transistor està encès. Latched State — Estat obert quan el transistor està en mode de tall.Estat tancat: l'estat de saturació del transistor o un estat proper a la saturació, en quin estat el transistor està obert. Quan el transistor canvia d'un estat a un altre, és un mode actiu en què els processos de la cascada no són lineals.

Els estats estàtics es descriuen segons les característiques estàtiques del transistor. Hi ha dues característiques: la família de sortida: la dependència del corrent del col·lector de la tensió del col·lector-emissor i la família d'entrada: la dependència del corrent de base de la tensió de l'emissor base.

El mode de tall es caracteritza per la polarització de les dues unions pn del transistor en la direcció oposada, i hi ha un tall profund i un tall poc profund. Una avaria profunda és quan la tensió aplicada a les unions és 3-5 vegades superior al llindar i té la polaritat oposada a la de funcionament. En aquest estat, el transistor està obert i els corrents als seus elèctrodes són extremadament petits.

En un trencament poc profund, la tensió aplicada a un dels elèctrodes és menor i els corrents dels elèctrodes són més alts que en un trencament profund, amb el resultat que els corrents ja depenen de la tensió aplicada segons la corba inferior de la família de característiques de sortida. , aquesta corba s'anomena "característica limitadora"...

Per exemple, realitzarem un càlcul simplificat per al mode clau del transistor que funcionarà amb una càrrega resistiva. Un transistor romandrà durant molt de temps només en un dels dos estats bàsics: totalment obert (saturació) o completament tancat (tall).

Sigui la càrrega del transistor la bobina del relé SRD-12VDC-SL-C, la resistència de la bobina a 12 V nominals serà de 400 ohms.Ignorem la naturalesa inductiva de la bobina del relé, deixem que els desenvolupadors proporcionin un silenciador per protegir-se de les emissions transitòries, però calcularem en funció del fet que els relés s'encendran una vegada i durant molt de temps. Trobem el corrent del col·lector mitjançant la fórmula:

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

On: Ik — corrent continu del col·lector; Usup — tensió d'alimentació (12 volts); Ukenas: tensió de saturació del transistor bipolar (0,5 volts); Rn — Resistència de càrrega (400 Ohm).

Obtenim Ik = (12-0,5) / 400 = 0,02875 A = 28,7 mA.

Per a la fidelitat, prenem un transistor amb un marge per al corrent i la tensió limitant. Un BD139 en un paquet SOT-32 servirà. Aquest transistor té els paràmetres Ikmax = 1,5 A, Ukemax = 80 V. Hi haurà un bon marge.

Per tal de proporcionar un corrent de col·lector de 28,7 mA, s'ha de proporcionar un corrent base adequat El corrent base es determina per la fórmula: Ib = Ik / h21e, on h21e és el coeficient de transferència de corrent estàtic.

Els multímetres moderns permeten mesurar aquest paràmetre, i en el nostre cas era 50. Així Ib = 0,0287 / 50 = 574 μA. Si es desconeix el valor del coeficient h21e, per fiabilitat podeu treure el mínim de la documentació d'aquest transistor.

Per determinar el valor de la resistència base requerida. La tensió de saturació de l'emissor principal és d'1 volt. Això vol dir que si el control es realitza mitjançant un senyal de la sortida d'un microcircuit lògic, la tensió del qual és de 5 V, per proporcionar el corrent de base necessari de 574 μA, amb una caiguda en una transició d'1 V, obtenim :

R1 = (Uin-Ubenas) / Ib = (5-1) / 0,000574 = 6968 Ohm

Triem el costat més petit (perquè el corrent sigui totalment suficient) de la resistència estàndard de 6,8 kOhms.

PERÒ, perquè el transistor canviï més ràpidament i el funcionament sigui fiable, utilitzarem una resistència addicional R2 entre la base i l'emissor, i hi caurà una mica de potència, la qual cosa significa que cal reduir la resistència del transistor. resistència R1. Prenem R2 = 6,8 kΩ i ajustem el valor de R1:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (mitjançant la resistència R2) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

R1 = (5-1) / (0,000574 + 1/6800) = 5547 ohms.

Sigui R1 = 5,1 kΩ i R2 = 6,8 kΩ.

Calculem les pèrdues de commutació: P = Ik * Ukenas = 0,0287 * 0,5 = 0,014 W. El transistor no necessita dissipador de calor.