Necesita ayuda para calcular la resistencia de la base del transistor

Diseñemos para el peor de los casos, es una buena práctica.

\ $ Ic = 133 \ text {mA} \ $

\ $ h_ {FE} = 30 \ $ # de acuerdo con la hoja de datos como mínimo 30, normalmente mucho mejor; @ Ic = 100mA

Puedes calcular Ib ahora:

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

\ $ V_ {BE, SAT} = 0.95 \ $ # hoja de datos, la coincidencia más cercana es 50mA. Valor máximo, el valor práctico es probablemente mucho menor (0.65 V)

Ahora vamos a calcular la resistencia de la serie base. Esto es igual al voltaje a través de la resistencia, dividido por la corriente a través de él. La corriente a través de la resistencia es la misma que la corriente de base. El voltaje a través de él es el voltaje del riel (5V) disminuido por el voltaje de la base al emisor del transistor V (CE, sat).

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

Con toda la ingeniería del caso más desfavorable hasta aquí, por una vez, simplemente redondémosla al valor de resistencia E12 más cercano de 1kΩ (u 820Ω para la ingeniería del caso más desfavorable, funcionará con cualquiera de los dos).

Tiene razón en que la bobina de relé parece necesitar 133 mA nominal. Sin embargo, ese no es el peor de los casos, y se supone que se aplican 12 V a través de la bobina. Sin embargo, ese es un buen lugar para comenzar, entonces, de todos modos, agregaremos un factor de margen de 2 más tarde.

Digamos que la ganancia mínima garantizada del transistor que utilizará es 50. Eso significa que la corriente de base debe ser al menos 133 mA / 50 = 2.7 mA. Si su salida digital es de 5 V, entonces habrá aproximadamente 4,3 V a través de la resistencia de base después de tener en cuenta la caída B-E del transistor. 4.3 V / 2.7 mA = 1.6 kΩ. Para dejar algo de margen, usa aproximadamente la mitad de eso. El valor común de 820 Ω debería ser bueno.

Ahora vuelva a comprobar para ver qué debe suministrar la salida digital. 4,3 V / 820 Ω = 5,2 mA. Muchas salidas digitales pueden generar eso, pero necesitas verificar que la tuya pueda. Si no puede, necesita una topología diferente.

Ya que está utilizando el transistor en una configuración de conmutación saturada, está bien si inyecta más corriente de base en la parte de la que realmente necesita para la cantidad de corriente de colector que desea enviar a través del dispositivo desde la bobina del relé.

Este es un límite práctico para la corriente de base máxima que puede inyectar en el caso del 2N3904 / 2N4401. Ese límite no siempre se establece explícitamente en las hojas de datos de las partes, pero puedo decirle por experiencia que se encuentra en el rango de 5 > 6 mA.

Para un diseño de cambio, es posible que desee planificar la Hfe mínima garantizada más un margen. Así que digamos que eliges 25 como el peor de los casos trabajando Hfe. Con una corriente de colector necesaria de 133mA y una Hfe de 25 se obtendrá una corriente de base de trabajo de 5.32mA. Esto parece estar en el área OK para estos tipos de transistores.

Parece que tiene la intención de conducir la base desde una señal de 5V. Con un Vbe nominal de 0.7V que lo deja con una caída de 4.3V a través de la resistencia base. La resistencia para limitar la corriente a 5,32 mA a 4,3 V es de aproximadamente 800 ohmios. Utilice una resistencia base de valor estándar de 820 ohmios.

Nota final. Si está manejando esto directamente desde un pin de salida de MCU, es posible que la MCU no pueda generar 5.32mA a un nivel de salida de 5V. Como tal, la salida de MCU bajará algunos de 5V. Esto reducirá un poco la corriente de base, pero dado que calculamos usando el peor de los casos, la unidad de relé seguirá funcionando para la mayoría de los transistores que recogerá de la bolsa.

Ciertamente, puede poner más corriente en la base de un transistor que la implícita en los requisitos actuales del recopilador y \ $ h_ {fe} \ $. De hecho, por lo general necesita: esto garantiza que, en todas las condiciones normales de funcionamiento, el circuito continuará funcionando como se esperaba.

Sin embargo, hay límites: la hoja de datos del transistor puede indicar que la corriente de base máxima absoluta es (digamos) 50 mA; realmente no desea ir tan alto si los requisitos de corriente del colector y \ $ h_ {fe} \ $ implica 50 \ $ \ mu A \ $. Así que elige 500 \ $ \ mu A \ $. Esto probablemente cubrirá todas las eventualidades.

Sin embargo, debe hacer ejercicio si el circuito que conduce la base puede suministrar continuamente la corriente que decida. Nuevamente, la hoja de datos le informará y no desea navegar demasiado cerca de este número, ya que de lo contrario podría estar reduciendo la confiabilidad de los chips.

También hay otra consideración. Muchos dispositivos CMOS indicarán que la corriente de salida máxima es (digamos) 20 mA PERO también indicarán una corriente de potencia máxima de (digamos) 100 mA. Esto está bien si el chip está activando 3 salidas pero, ¿qué pasa si el chip es un búfer octal? Verifique de manera realista la salida de corriente por pin Y verifique dos veces la corriente de la fuente de alimentación; puede haber un límite en esto que impida que todos los pines o / p empujen 20 mA.

Ib = Ic / hfe (Fine)

Ib = 0.03 A / 75 Ib = 0.0004 A = > 0.4 mA

Hmmm! Ic = .13 A no 0.03 y tomaría hfe aproximadamente 50, en lugar de 75. (En general, los transistores de señal pequeños tienen al menos esta ganancia) Esto da Ib = 0.0026 o 2.6mA

Para una entrada de 5 V, la caída de voltaje en la resistencia de entrada será de 5 - 0,6 V = 4,4 V (recuerde que la caída del emisor de base necesita alrededor de 0,6 V antes de que se encienda el transistor). Esto da:

                Rb = 4.4/0.0026 = 1k7

Ahora, esto es realmente un valor máximo para la resistencia de base, así que elija una resistencia de valor estándar por debajo de esto, por ejemplo 1k5 o incluso 1k0.

Me gustaría compartir este enlace, tiene buena información sobre el uso de microcontroladores para interactuar con la electrónica del mundo real. Mire la Parte 7 de Microcontroller Tabla de contenidos de interfaz