Transistor elektronisk bryter - Driftsprinsipp og skjematisk

I pulsenheter kan du ofte finne transistorbrytere. Transistorbrytere finnes i flip-flops, brytere, multivibratorer, blokkeringsgeneratorer og andre elektroniske kretser. I hver krets utfører transistorbryteren sin funksjon, og avhengig av transistorens driftsmodus, kan kretsen til bryteren som helhet endres, men det grunnleggende skjematiske diagrammet til transistorbryteren er som følger:

Det er flere grunnleggende driftsmoduser for en transistorbryter: normal aktiv modus, metningsmodus, avskjæringsmodus og aktiv reversmodus. Selv om transistorbryterkretsen i utgangspunktet er en vanlig emittertransistorforsterkerkrets, skiller denne kretsen seg i funksjon og modus fra en typisk forsterker.

I en nøkkelapplikasjon fungerer transistoren som en rask bryter, og de statiske hovedtilstandene er to: transistoren er av og transistoren er på. Latched State — Åpen tilstand når transistoren er i avskjæringsmodus.Lukket tilstand - metningstilstanden til transistoren eller en tilstand nær metning, i hvilken tilstand transistoren er åpen. Når transistoren bytter fra en tilstand til en annen, er det en aktiv modus der prosessene i kaskaden er ikke-lineære.

Statiske tilstander er beskrevet i henhold til de statiske egenskapene til transistoren. Det er to kjennetegn: utgangsfamilien - avhengigheten til kollektorstrømmen av kollektor-emitterspenningen og inngangsfamilien - avhengigheten til basisstrømmen av base-emitterspenningen.

Cutoff-modusen er preget av forspenningen av transistorens to pn-overganger i motsatt retning, og det er en dyp cutoff og en grunt cutoff. Et dypt sammenbrudd er når spenningen som påføres kryssene er 3-5 ganger høyere enn terskelen og har motsatt polaritet til den som er i drift. I denne tilstanden er transistoren åpen, og strømmene ved elektrodene er ekstremt små.

I et grunt brudd er spenningen påført en av elektrodene lavere og elektrodestrømmene høyere enn ved et dypt brudd, med det resultat at strømmene allerede er avhengige av den påførte spenningen i henhold til den nedre kurven til utgangskarakteristikkfamilien , denne kurven kalles «begrensende karakteristikk» ...

For eksempel vil vi utføre en forenklet beregning for nøkkelmodusen til transistoren som vil operere på en resistiv belastning. En transistor vil forbli i lang tid i bare en av to grunnleggende tilstander: helt åpen (metning) eller helt lukket (cutoff).

La transistorbelastningen være spolen til reléet SRD-12VDC-SL-C, hvis spolemotstand ved nominell 12 V vil være 400 ohm.Vi ignorerer den induktive karakteren til reléspolen, lar utviklerne sørge for en lyddemper for å beskytte mot forbigående utslipp, men vi vil beregne ut fra det faktum at reléene vil slå på en gang og i svært lang tid. Vi finner samlerstrømmen ved formelen:

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

Hvor: Ik — likestrøm til kollektoren; Usup — forsyningsspenning (12 volt); Ukenas — metningsspenning til den bipolare transistoren (0,5 volt); Rn — belastningsmotstand (400 Ohm).

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

For troskap, la oss ta en transistor med en margin for grensestrømmen og grensespenningen. En BD139 i en SOT-32-pakke vil duge. Denne transistoren har parametere Ikmax = 1,5 A, Ukemax = 80 V. Det vil være god margin.

For å gi en kollektorstrøm på 28,7 mA må det leveres en passende grunnstrøm Grunnstrømmen bestemmes av formelen: Ib = Ik / h21e, hvor h21e er den statiske strømoverføringskoeffisienten.

Moderne multimetre lar deg måle denne parameteren, og i vårt tilfelle var den 50. Så Ib = 0,0287 / 50 = 574 μA. Hvis verdien av koeffisienten h21e er ukjent, for pålitelighet kan du ta minimum fra dokumentasjonen for denne transistoren.

For å bestemme den nødvendige basismotstandsverdien. Metningsspenningen til hovedemitteren er 1 volt. Dette betyr at hvis kontrollen utføres av et signal fra utgangen til en logisk mikrokrets, hvis spenning er 5 V, for å gi den nødvendige basisstrømmen på 574 μA, med et fall ved en 1 V-overgang, får vi :

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

La oss velge den mindre siden (slik at strømmen er fullt tilstrekkelig) av standardserien 6,8 kOhm motstand.

MEN, for at transistoren skal bytte raskere og driften er pålitelig, vil vi bruke en ekstra motstand R2 mellom basen og emitteren, og noe strøm vil falle på den, noe som betyr at det er nødvendig å redusere motstanden til motstand R1. La oss ta R2 = 6,8 kΩ og justere verdien av R1:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (via motstand R2) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

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

La R1 = 5,1 kΩ og R2 = 6,8 kΩ.

La oss beregne brytertapene: P = Ik * Ukenas = 0,0287 * 0,5 = 0,014 W. Transistoren trenger ikke en heatsink.