El interruptor de transistor es el elemento principal de los dispositivos electrónicos digitales y de muchos dispositivos electrónicos de potencia. Los parámetros y características del interruptor de transistor determinan en gran medida las propiedades de los circuitos correspondientes.
Activa transistores bipolares. . El interruptor más simple en un transistor bipolar, conectado según el circuito con emisor común, y el diagrama de temporización correspondiente del voltaje de entrada se presentan en la Fig. 14.5.
Arroz. 14.5. Interruptor de transistores bipolares
Consideremos el funcionamiento de un interruptor de transistor en estados estacionarios. Hasta un momento en el tiempo t 1 La unión del emisor del transistor está bloqueada y el transistor está en modo de corte. En este modo i A =– i b =I co (I co– corriente de colector inversa), i oh≈ 0. Además tu R b ≈tu R A ≈ 0;tu cariño ≈ –Ud. 2 ;tu ke ≈-MI A .
En el ínterin t 1 …t 2 El transistor está abierto. Para que el voltaje a través del transistor tu ke era mínima, la tensión Ud. 1 Generalmente se elige de modo que el transistor esté en modo de saturación o en un modo límite muy cercano al modo de saturación.
Interruptores de transistores de efecto de campo caracterizado por una baja tensión residual. Pueden conmutar señales débiles (unos pocos microvoltios o menos). Esto es consecuencia del hecho de que las características de salida de los transistores de efecto de campo pasan por el origen.
Por ejemplo, representemos las características de salida de un transistor con una transición de control y un canal. pag-escriba en la región adyacente al origen de coordenadas (Fig. 14.6).
Arroz. 14.6. Transistor de efecto de campo con canal tipo p
Tenga en cuenta que las características en el tercer cuadrante corresponden a los voltajes especificados entre la compuerta y el drenaje.
En estado estático, el interruptor de transistor de efecto de campo consume muy poca corriente de control. Sin embargo, esta corriente aumenta a medida que aumenta la frecuencia de conmutación. La altísima resistencia de entrada de los interruptores de los transistores de efecto de campo proporciona en realidad un aislamiento galvánico de los circuitos de entrada y salida. Esto le permite prescindir de transformadores en los circuitos de control.
En la figura. La Figura 14.7 muestra un diagrama de un interruptor digital basado en un transistor MOS con un canal inducido. norte-Tipo y carga resistiva y diagramas de temporización correspondientes.
Arroz. 14.7. Clave digital en un transistor de efecto de campo.
El diagrama muestra la capacidad de carga. CON norte, que modela la capacitancia de dispositivos conectados a un interruptor de transistor. Obviamente, cuando la señal de entrada es cero, el transistor se apaga y tu si =mi Con. Si el voltaje es mayor que el voltaje umbral Ud. umbral de invierno transistor, luego se abre y el voltaje tu si disminuye.
Elementos lógicos
Un elemento lógico (puerta lógica) es un circuito electrónico que realiza alguna operación lógica simple. En la figura. 14.8 muestra ejemplos de símbolos gráficos convencionales de algunos elementos lógicos.
Arroz. 14.8. Elementos lógicos
El elemento lógico se puede implementar como un circuito integrado independiente. A menudo, un circuito integrado contiene varios elementos lógicos.
Las puertas lógicas se utilizan en dispositivos electrónicos digitales (dispositivos lógicos) para realizar una conversión simple de señales lógicas.
Clasificación de elementos lógicos. Se distinguen las siguientes clases de elementos lógicos (las llamadas lógicas):
lógica resistor-transistor (TRL);
lógica diodo-transistor (DTL);
lógica transistor-transistor (TTL);
lógica emisor-transistor (ETL);
lógica transistor-transistor con diodos Schottky (TTLS);
r(r- MDP);
lógica basada en transistores MOS con canales como norte(norte- MDP);
lógica basada en interruptores complementarios en transistores MOS (CMOS, CMOS);
lógica de inyección integrada I 2 L;
Lógica basada en el semiconductor GaAs de arseniuro de galio.
Actualmente las lógicas más utilizadas son: TTL, TTLSh, CMOS, ESL. Los elementos lógicos y otros dispositivos electrónicos digitales se fabrican como parte de las siguientes series de microcircuitos: TTL – K155, KM155, K133, KM133; TTLSH – 530, KR531, KM531, KR1531, 533, K555, KM555, 1533, KR1533; ESL: 100, K500, K1500; CMOS-564, K561, 1564, KR1554; GaAs–K6500.
Mayoría parámetros importantes elementos lógicos:
El rendimiento se caracteriza por el tiempo de retardo de propagación de la señal. t sp y frecuencia máxima de funcionamiento F máx.. Ud. El tiempo de retardo suele estar determinado por diferencias de nivel de 0,5 aporte Ud. y 0,5Δ afuera F máx..
Frecuencia máxima de funcionamiento – esta es la frecuencia a la que el circuito permanece operativo. La capacidad de carga se caracteriza por el coeficiente de integración de entrada. A – esta es la frecuencia a la que el circuito permanece operativo. La capacidad de carga se caracteriza por el coeficiente de integración de entrada. acerca de – esta es la frecuencia a la que el circuito permanece operativo. (A veces se utiliza el término “coeficiente de agrupación del producto”). Magnitud – esta es la frecuencia a la que el circuito permanece operativo. La capacidad de carga se caracteriza por el coeficiente de integración de entrada. =2…8,– esta es la frecuencia a la que el circuito permanece operativo. (A veces se utiliza el término “coeficiente de agrupación del producto”). es el número de entradas lógicas, el valor – esta es la frecuencia a la que el circuito permanece operativo. (A veces se utiliza el término “coeficiente de agrupación del producto”). =20…30.
La inmunidad al ruido en modo estático se caracteriza por el voltaje. Ud. pst, que se llama inmunidad al ruido estático. Este es el voltaje de ruido estático máximo permitido en la entrada, en el cual los niveles de salida del elemento lógico aún no cambian.
La energía consumida por el microcircuito de la fuente de alimentación. Si esta potencia es diferente para dos estados lógicos, a menudo se informa el consumo de energía promedio para estos estados.
Tensión de alimentación.
Entrada de voltajes de umbral alto y bajo Ud. umbral1entrada Y Ud. umbral de entrada0, correspondiente a un cambio en el estado del elemento lógico.
Tensiones de salida niveles altos y bajos. Ud. salida1 Y Ud. salida0 .
También se utilizan otros parámetros.
Características de los elementos lógicos de diversas lógicas. Una serie específica de microcircuitos se caracteriza por el uso de una unidad electrónica estándar, un elemento lógico básico. Este elemento es la base para la construcción de una amplia variedad de dispositivos electrónicos digitales.
Elemento TTL básico contiene un transistor multiemisor que realiza una operación lógica Y y un inversor complejo (figura 14.9).
Arroz. 14.9. Elemento TTL básico
Si se aplica simultáneamente un nivel de voltaje bajo a una o ambas entradas, entonces el transistor multiemisor está en un estado de saturación y el transistor T 2 está cerrado y, por lo tanto, el transistor T 4 también está cerrado, es decir, la salida será alto nivel Voltaje. Si se aplica simultáneamente un alto nivel de voltaje a ambas entradas, entonces el transistor T 2 se abre y entra en modo de saturación, lo que conduce a la apertura y saturación del transistor T 4 y al apagado del transistor T 3, es decir. La función Y-NO está implementada. Para aumentar la velocidad de los elementos TTL se utilizan transistores con diodos o transistores Schottky.
Elemento lógico básico TTLSH (usando el ejemplo de la serie K555). El elemento utilizado como elemento básico de la serie de microcircuitos K555.
Y-NO (Fig. 14.10, A), y en la Fig. 14.10, b Se muestra una representación gráfica de un transistor Schottky.
Arroz. 14.10. Elemento lógico TTLSH
El transistor VT4 es un transistor bipolar normal. Si ambos voltajes de entrada tu entrada1 Y tu vx2 están en un nivel alto, entonces los diodos VD3 y VD4 están cerrados, los transistores VT1, VT5 están abiertos y hay un nivel bajo de voltaje en la salida. Si al menos una entrada tiene un voltaje de bajo nivel, entonces los transistores VT1 y VT5 están cerrados, y los transistores VT3 y VT4 están abiertos y hay un voltaje de bajo nivel en la entrada. Los microcircuitos TTLSh de la serie K555 se caracterizan por los siguientes parámetros:
tensión de alimentación +5 EN;
voltaje de salida de bajo nivel no más de 0,4 EN;
voltaje de salida de alto nivel no menos de 2,5 EN;
inmunidad al ruido – no menos de 0,3 V;
tiempo promedio de retardo de propagación de la señal 20 ns;
frecuencia máxima de funcionamiento 25 megahercio.
Características de otras lógicas. La base del elemento lógico básico del ESL es un interruptor de corriente, cuyo circuito es similar al de un amplificador diferencial. El microcircuito ESL funciona con voltaje negativo (–4 EN para la serie K1500). Los transistores de este microcircuito no entran en modo de saturación, lo que es una de las razones del alto rendimiento de los elementos ESL.
En microcircuitos norte-MOS y pag-Los interruptores MOS se utilizan respectivamente en transistores MOS con norte-canales y carga dinámica y en transistores MOS con pag-canal. Para eliminar el consumo de energía por parte de un elemento lógico en estado estático, se utilizan elementos lógicos MIS complementarios (lógica CMDP o CMOS).
La lógica basada en el semiconductor GaAs de arseniuro de galio se caracteriza por el mayor rendimiento, lo que es consecuencia de la alta movilidad de los electrones (3...6 veces más en comparación con el silicio). Los microcircuitos basados en GaAs pueden funcionar a frecuencias del orden de 10 GHz.
Cuando se trabaja con circuitos complejos, es útil utilizar varios trucos técnicos que le permitirán lograr su objetivo con poco esfuerzo. Uno de ellos es la creación de interruptores de transistores. ¿Cuáles son? ¿Por qué deberían crearse? ¿Por qué también se les llama “llaves electrónicas”? ¿Qué características de este proceso existen y a qué se debe prestar atención?
¿De qué están hechos los interruptores de transistores?
Se realizan utilizando campo o Los primeros se dividen en MIS e interruptores que tienen una unión p-n de control. Entre los bipolares se distinguen los no/saturados. Un interruptor de transistor de 12 voltios podrá satisfacer las necesidades básicas de un radioaficionado.
Modo de funcionamiento estático
Analiza el estado cerrado y abierto de la llave. En el primero, la entrada contiene un nivel de voltaje bajo, lo que indica una señal lógica cero. En este modo, ambas transiciones son en dirección opuesta (se obtiene un corte). Pero la corriente del colector sólo puede verse afectada por la corriente térmica. En el estado abierto, la entrada clave tiene un nivel de alto voltaje correspondiente a la señal lógica. Es posible trabajar en dos modos simultáneamente. Dicha operación puede realizarse en la región de saturación o en la región lineal de la característica de salida. Nos detendremos en ellos con más detalle.
Saturación clave
En tales casos, las uniones de los transistores están polarizadas en directa. Por lo tanto, si la corriente base cambia, el valor en el colector no cambiará. En los transistores de silicio, se requieren aproximadamente 0,8 V para obtener una polarización, mientras que en los transistores de germanio el voltaje fluctúa entre 0,2 y 0,4 V. ¿Cómo se logra la saturación del interruptor en general? Para ello, aumenta la corriente base. Pero todo tiene sus límites, al igual que la creciente saturación. Entonces, cuando se alcanza un cierto valor actual, deja de aumentar. ¿Por qué necesitas saturar la clave? Hay un coeficiente especial que refleja la situación. A medida que aumenta, aumenta la capacidad de carga de los interruptores de transistores, los factores desestabilizadores comienzan a influir con menos fuerza, pero el rendimiento se deteriora. Por lo tanto, el valor del coeficiente de saturación se elige a partir de consideraciones de compromiso, centrándose en la tarea que será necesario realizar.
Desventajas de una clave no saturada
¿Qué pasará si no se ha conseguido? valor optimo? Entonces aparecerán las siguientes desventajas:
- Voltaje clave pública caerá a aproximadamente 0,5 V.
- La inmunidad al ruido se deteriorará. Esto se explica por el aumento de la resistencia de entrada que se observa en los interruptores cuando están en estado abierto. Por lo tanto, interferencias como las sobretensiones también provocarán cambios en los parámetros de los transistores.
- La clave saturada tiene una estabilidad de temperatura significativa.
Como puedes ver, aún es mejor realizar este proceso para finalmente obtener un dispositivo más avanzado.
Actuación
Interacción con otras claves
Para ello se utilizan elementos de comunicación. Entonces, si el primer interruptor tiene un nivel de voltaje alto en la salida, entonces el segundo interruptor se abre en la entrada y opera en el modo especificado. Y viceversa. Un circuito de comunicación de este tipo afecta significativamente los procesos transitorios que ocurren durante la conmutación y la velocidad de las teclas. Así funciona un interruptor de transistor. Los más comunes son los circuitos en los que la interacción se produce sólo entre dos transistores. Pero esto no significa en absoluto que no se pueda hacer con un dispositivo que utilizará tres, cuatro o incluso numero mayor elementos. Pero en la práctica es difícil encontrar una aplicación para esto, por lo que no se utiliza el funcionamiento de un interruptor de transistor de este tipo.
que elegir
¿Con qué es mejor trabajar? Imaginemos que tenemos un interruptor de transistor simple cuya tensión de alimentación es de 0,5 V. Luego, utilizando un osciloscopio, será posible registrar todos los cambios. Si la corriente del colector se establece en 0,5 mA, el voltaje caerá 40 mV (en la base será aproximadamente 0,8 V). Según los estándares del problema, podemos decir que esta es una desviación bastante significativa, que impone una limitación en el uso en toda una serie de circuitos, por ejemplo, en interruptores. Por lo tanto, se utilizan unos especiales donde hay un control p-n. unión. Sus ventajas sobre sus homólogos bipolares son:
- Valor insignificante de voltaje residual en la llave en el estado del cableado.
- Alta resistencia y, como resultado, baja corriente que fluye a través del elemento cerrado.
- El bajo consumo de energía significa que no se necesita una fuente significativa de voltaje de control.
- Es posible conmutar señales eléctricas de bajo nivel que ascienden a unidades de microvoltios.
Un interruptor de relé de transistor es una aplicación ideal para aplicaciones de campo. Por supuesto, este mensaje se publica aquí únicamente para dar a los lectores una idea de su aplicación. Con un poco de conocimiento e ingenio, se inventarán muchas posibilidades para implementaciones que incluyan interruptores de transistores.
ejemplo de trabajo
Echemos un vistazo más de cerca a cómo funciona un simple interruptor de transistor. La señal conmutada se transmite desde una entrada y se elimina desde la otra salida. Para bloquear la llave, se aplica un voltaje a la puerta del transistor que excede los valores de fuente y drenaje en una cantidad superior a 2-3 V. Pero se debe tener cuidado de no ir más allá del rango permitido. Cuando la llave está cerrada, su resistencia es relativamente alta: más de 10 ohmios. Este valor se obtiene debido a que la corriente inversa también influye compensaciones pn transición. En el mismo estado, la capacitancia entre el circuito de señal conmutada y el electrodo de control fluctúa en el rango de 3-30 pF. Ahora abramos el interruptor del transistor. El diagrama y la práctica mostrarán que entonces el voltaje del electrodo de control se acercará a cero y depende en gran medida de la resistencia de la carga y la característica del voltaje conmutado. Esto se debe a todo un sistema de interacciones entre la puerta, el drenaje y la fuente del transistor. Esto crea ciertos problemas al trabajar en modo helicóptero.
Como solución a este problema, se han desarrollado diversos circuitos que proporcionan estabilización del voltaje que fluye entre el canal y la compuerta. Y gracias a propiedades fisicas Incluso se puede utilizar un diodo en esta capacidad. Para hacer esto, debe incluirse en la dirección directa del voltaje de bloqueo. Si se crea la situación necesaria, el diodo se cerrará y la unión pn se abrirá. Para que cuando cambie el voltaje de conmutación, permanezca abierto y la resistencia de su canal no cambie, se puede conectar una resistencia de alta resistencia entre la fuente y la entrada del interruptor. Y la presencia de un condensador acelerará significativamente el proceso de recarga de contenedores.
Cálculo del interruptor de transistores
Para que lo entiendas, aquí tienes un ejemplo de cálculo, puedes sustituir tus datos:
1) Colector-emisor - 45 V. Disipación de potencia total - 500 mw. Colector-emisor - 0,2 V. Frecuencia de corte - 100 MHz. Base-emisor - 0,9 V. Corriente de colector - 100 mA. Coeficiente estadístico de transferencia de corriente - 200.
2) Resistencia para corriente de 60 mA: 5-1,35-0,2 = 3,45.
3) Clasificación de resistencia del colector: 3,45\0,06=57,5 ohmios.
4) Por comodidad, tomamos el valor nominal de 62 ohmios: 3,45\62=0,0556 mA.
5) Contamos la corriente base: 56\200=0,28 mA (0,00028 A).
6) ¿Cuánto habrá en la resistencia base? 5 - 0,9 = 4,1V.
7) Determine la resistencia de la resistencia base: 4,1\0,00028 = 14,642,9 ohmios.
Conclusión
Y por último, sobre el nombre “llaves electrónicas”. El hecho es que el estado cambia bajo la influencia de la corriente. ¿Cómo es él? Así es, una colección de cargas electrónicas. De ahí viene el segundo nombre. Eso es todo. Como puede ver, el principio de funcionamiento y el diseño de los interruptores de transistores no es algo complicado, por lo que comprenderlo es una tarea factible. Cabe señalar que incluso el autor de este artículo, a modo de repaso, propia memoria requirió algún trabajo de referencia. Por tanto, si tienes dudas sobre terminología, te sugiero que recuerdes la presencia diccionarios tecnicos y busque allí nueva información sobre interruptores de transistores.
¿De qué tipo de carga estamos hablando? Sí, sobre cualquiera: relés, bombillas, solenoides, motores, varios LED a la vez o un foco LED de alta potencia. En definitiva, todo aquello que consuma más de 15mA y/o requiera una tensión de alimentación superior a 5 voltios.
Tomemos, por ejemplo, un relevo. Que sea BS-115C. La corriente del devanado es de aproximadamente 80 mA, el voltaje del devanado es de 12 voltios. Tensión máxima de contacto 250V y 10A.
Conectar un relé a un microcontrolador es una tarea que nos ha surgido a casi todo el mundo. Un problema es que el microcontrolador no puede proporcionar la energía necesaria para el funcionamiento normal de la bobina. Corriente máxima por el que puede pasar la salida del controlador rara vez supera los 20 mA y todavía se considera frío: una salida potente. Generalmente no más de 10 mA. Sí, nuestro voltaje aquí no supera los 5 voltios y el relé requiere hasta 12. Por supuesto, hay relés con cinco voltios, pero consumen más del doble de corriente. En general, dondequiera que besas un relevo, hay un culo en todas partes. ¿Qué hacer?
Lo primero que me viene a la cabeza es instalar un transistor. La decisión correcta- el transistor se puede seleccionar para cientos de miliamperios o incluso amperios. Si falta un transistor, se pueden encender en cascada, cuando el débil abre el más fuerte.
Dado que hemos aceptado que 1 está encendido y 0 apagado (esto es lógico, aunque contradice mi antiguo hábito que surgió de la arquitectura AT89C51), entonces 1 suministrará energía y 0 eliminará la carga. Tomemos un transistor bipolar. El relé requiere 80 mA, por lo que buscamos un transistor con una corriente de colector superior a 80 mA. En las hojas de datos importadas, este parámetro se llama Ic, en la nuestra Ic Lo primero que me vino a la mente fue el KT315, una obra maestra del transistor soviético que se usaba en casi todas partes :) Uno de color naranja. No cuesta más de un rublo. También alquilará KT3107 con cualquier índice de letras o BC546 importado (así como BC547, BC548, BC549). Para un transistor, en primer lugar, es necesario determinar el propósito de los terminales. ¿Dónde está el colector, dónde está la base y dónde está el emisor? Esto se hace mejor utilizando una hoja de datos o un libro de referencia. Aquí, por ejemplo, hay un fragmento de la hoja de datos:
Si miras su parte frontal, la que tiene las inscripciones, y la sujetas con las patas hacia abajo, entonces las conclusiones, de izquierda a derecha: Emisor, Colector, Base.
Cogemos el transistor y lo conectamos según este diagrama:
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El colector a la carga, el emisor, el de la flecha, al suelo. Y la base a la salida del controlador.
Un transistor es un amplificador de corriente, es decir, si pasamos una corriente por el circuito Base-Emisor, entonces por el circuito Colector-Emisor puede pasar una corriente igual a la entrada, multiplicada por la ganancia h fe.
h fe para este transistor es de varios cientos. Algo así como 300, no lo recuerdo exactamente.
El voltaje de salida máximo del microcontrolador cuando se suministra al puerto de la unidad = 5 voltios (aquí se puede despreciar la caída de voltaje de 0,7 voltios en la unión Base-Emisor). La resistencia en el circuito base es de 10.000 ohmios. Esto significa que la corriente, según la ley de Ohm, será igual a 5/10000 = 0,0005 A o 0,5 mA, una corriente completamente insignificante por la que el controlador ni siquiera sudará. Y la salida en este momento será I c =I be *h fe =0.0005*300 = 0.150A. 150 mA es más que 100 mA, pero esto solo significa que el transistor se abrirá completamente y producirá el máximo que pueda. Esto significa que nuestro Relyuha recibirá una nutrición completa.
¿Están todos contentos, están todos satisfechos? Pero no, aquí hay un fastidio. En un relé, se utiliza una bobina como actuador. Y la bobina tiene una fuerte inductancia, por lo que es imposible cortar bruscamente la corriente que contiene. Si intentas hacer esto, la energía potencial acumulada en el campo electromagnético saldrá a otro lugar. Con una corriente de corte cero, este lugar será el voltaje; con una interrupción brusca de la corriente, habrá una poderosa oleada de voltaje a través de la bobina, cientos de voltios. Si la corriente se interrumpe mediante un contacto mecánico, se producirá una ruptura del aire: una chispa. Y si lo cortas con un transistor, simplemente se destruirá.
Necesitamos hacer algo, en algún lugar donde poner la energía de la bobina. No hay problema, lo cerraremos nosotros mismos instalando un diodo. En funcionamiento normal El diodo se enciende contra el voltaje y no fluye corriente a través de él. Y cuando se apaga, el voltaje a través de la inductancia estará en la otra dirección y pasará a través del diodo.
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Es cierto que estos juegos con sobretensiones tienen un efecto desagradable en la estabilidad de la red de alimentación del dispositivo, por lo que tiene sentido atornillarlo cerca de las bobinas entre el más y el menos de la fuente de alimentación. condensador electrolítico otros cien microfaradios. Asumirá la mayor parte de la pulsación.
¡Belleza! Pero puedes hacerlo aún mejor: reducir tu consumo. El relé tiene una corriente de corte bastante grande, pero la corriente de mantenimiento del inducido es tres veces menor. Depende de a quién quieras, pero el sapo me presiona para que alimente al carrete más de lo que merece. Esto significa calefacción y consumo de energía y mucho más. También tomamos e insertamos en el circuito un condensador polar de otros diez microfaradios con una resistencia. ¿Qué pasa ahora?
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Cuando se abre el transistor, el condensador C2 aún no está cargado, lo que significa que en el momento de su carga representa casi cortocircuito y la corriente fluye a través de la bobina sin restricciones. No por mucho tiempo, pero esto es suficiente para romper la armadura del relé de su lugar. Entonces el condensador se cargará y se convertirá en un circuito abierto. Y el relé se alimentará a través de una resistencia limitadora de corriente. La resistencia y el condensador deben seleccionarse de tal manera que el relé funcione claramente.
Después de que el transistor se cierra, el condensador se descarga a través de la resistencia. Esto conduce al problema opuesto: si intenta encender el relé inmediatamente cuando el condensador aún no se ha descargado, es posible que no haya suficiente corriente para la sacudida. Entonces aquí debemos pensar a qué velocidad hará clic el relé. El Conder, por supuesto, se descargará en una fracción de segundo, pero a veces eso es demasiado.
Agreguemos una actualización más.
Cuando el relé se abre, la energía campo magnético se libera a través del diodo, solo que al mismo tiempo la corriente continúa fluyendo en la bobina, lo que significa que continúa reteniendo la armadura. Aumenta el tiempo entre la eliminación de la señal de control y la pérdida del grupo de contactos. Zapadlo. Es necesario crear un obstáculo al flujo de corriente, pero de manera que no mate el transistor. Conectemos un diodo zener con un voltaje de apertura por debajo del voltaje límite de ruptura del transistor.
En una hoja de datos se puede ver que el voltaje máximo de la base del colector para BC549 es de 30 voltios. Enroscamos el diodo Zener a 27 voltios: ¡beneficio!
Como resultado, proporcionamos un aumento de voltaje en la bobina, pero está controlado y por debajo del punto crítico de ruptura. Por lo tanto, reducimos significativamente (¡varias veces!) el retraso en el apagado.
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Ahora puedes estirarte satisfecho y empezar a rascarte dolorosamente los nabos para descubrir cómo colocar toda esta basura. placa de circuito impreso... Tenemos que buscar compromisos y dejar sólo lo necesario en un esquema determinado. Pero esto es un instinto de ingeniería y viene con la experiencia.
Por supuesto, en lugar de un relé, puedes enchufar una bombilla y un solenoide, e incluso un motor, si la corriente lo transporta. El relevo se toma como ejemplo. Bueno, por supuesto, la bombilla no requiere todo el kit de diodo-condensador.
Eso es suficiente por ahora. La próxima vez les hablaré sobre los conjuntos Darlington y los interruptores MOSFET.
EN dispositivos de pulso muy a menudo puedes encontrar interruptores de transistores. Los interruptores de transistores están presentes en flip-flops, interruptores, multivibradores, osciladores de bloqueo y otros. circuitos electronicos. En cada circuito, el interruptor del transistor realiza su propia función y, según el modo de funcionamiento del transistor, el circuito del interruptor en su conjunto puede cambiar, pero el principal diagrama de circuito El interruptor del transistor es el siguiente:
Hay varios modos principales de funcionamiento del interruptor de transistor: normal modo activo, modo de saturación, modo de corte y activo modo inverso. Aunque un circuito interruptor de transistor es, en principio, un circuito amplificador de transistor de emisor común, sus funciones y modos difieren de los de una etapa amplificadora típica.
En aplicaciones clave, el transistor sirve como interruptor de alta velocidad y los principales estados estáticos son dos: transistor apagado y transistor encendido. El estado bloqueado es un estado abierto cuando el transistor está en modo de corte. Estado cerrado: el estado de saturación del transistor, o un estado cercano a la saturación, en este estado el transistor está abierto. Cuando un transistor cambia de un estado a otro, este es un modo activo en el que los procesos en cascada se desarrollan de forma no lineal.
Los estados estáticos se describen de acuerdo con las características estáticas del transistor. Hay dos características: la familia de salida: la dependencia de la corriente del colector del voltaje del emisor-colector y la familia de entrada: la dependencia de la corriente de base del voltaje del emisor-base.
El modo de corte se caracteriza por un desplazamiento de ambos uniones pn transistor en la dirección opuesta, y hay un corte profundo y un corte superficial. El corte profundo se produce cuando el voltaje aplicado a las transiciones es de 3 a 5 veces mayor que el umbral y tiene la polaridad opuesta a la de trabajo. En este estado, el transistor está abierto y las corrientes de sus electrodos son extremadamente pequeñas.
Con un corte superficial, el voltaje aplicado a uno de los electrodos es menor y las corrientes de los electrodos son mayores que con un corte profundo, como resultado, las corrientes ya dependen del voltaje aplicado de acuerdo con la curva inferior de la familia de; características de producción, esta curva se denomina “característica de corte”.
Como ejemplo, realicemos un cálculo simplificado para modo clave transistor que operará una carga resistiva. El transistor mucho tiempo estar en sólo uno de dos estados principales: completamente abierto (saturación) o completamente cerrado (corte).
Deje que la carga del transistor sea el devanado del relé SRD-12VDC-SL-C, cuya resistencia de la bobina a 12 V nominales será de 400 ohmios. Ignoremos la naturaleza inductiva del devanado del relé, dejemos que los desarrolladores proporcionen un amortiguador para proteger contra sobretensiones en modo transitorio, pero realizaremos el cálculo basándonos en el hecho de que el relé se encenderá una vez y durante mucho tiempo. Encontramos la corriente del colector usando la fórmula:
Iк = (Upit-Ukenas) / Rн.
donde: Iк - CORRIENTE CONTINUA. coleccionista; Upit - tensión de alimentación (12 voltios); Ukanas - voltaje de saturación transistores bipolares(0,5 voltios); Rн - resistencia de carga (400 ohmios).
Obtenemos Ik = (12-0,5) / 400 = 0,02875 A = 28,7 mA.
Sin duda, tomemos un transistor con un margen para la corriente máxima y el voltaje máximo. El BD139 en el paquete SOT-32 es adecuado. Este transistor tiene parámetros Ikmax = 1,5 A, Ukemax = 80 V. Habrá un buen margen.
Para proporcionar 28,7 mA de corriente de colector, se debe proporcionar una corriente de base correspondiente. La corriente base está determinada por la fórmula: Ib = Ik / h21e, donde h21e es el coeficiente de transferencia de corriente estática.
Los multímetros modernos permiten medir este parámetro, y en nuestro caso fue 50. Esto significa Ib = 0,0287 / 50 = 574 µA. Si se desconoce el valor del coeficiente h21e, para mayor confiabilidad, puede tomar el mínimo de la documentación para un transistor determinado.
Determinar el valor requerido de la resistencia base. El voltaje de saturación base-emisor es de 1 voltio. Esto significa que si el control se realiza mediante una señal de la salida de un chip lógico, cuyo voltaje es de 5 V, entonces para proporcionar la corriente base requerida de 574 μA, con una caída de 1 V en la transición, obtenemos :
R1 = (Uin-Ubenas) / Ib = (5-1) / 0,000574 = 6968 Ohmios
Elijamos el lado más pequeño (para que definitivamente haya suficiente corriente) de gama estándar Resistencia de 6,8 kiloohmios.
PERO, para que el transistor cambie más rápido y el funcionamiento sea confiable, usaremos una resistencia adicional R2 entre la base y el emisor, y algo de energía caerá a través de ella, lo que significa que es necesario reducir la resistencia de la resistencia. R1. Tomemos R2 = 6,8 kOhm y ajustemos el valor de R1:
R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib+I (a través de la resistencia R2) = (Uin-Ubenas) / (Ib+Ubenas/R2)
R1 = (5-1) / (0,000574+1/6800) = 5547 Ohmios.
Sean R1 = 5,1 kOhm y R2 = 6,8 kOhm.
Calculemos las pérdidas en el interruptor: P = Ik * Ukenas = 0,0287 * 0,5 = 0,014 W. El transistor no requiere disipador de calor.