Suponiendo que su carga es \ $ 5 \: \ textrm {A} \ $ y está interesado en aprender sobre BJT, tiene dos opciones para la etapa de potencia final BJT - NPN o PNP. A veces, esto está determinado por elementos como las disposiciones de "cátodo común" o "ánodo común" en su carga, por lo que se ve obligado a elegir uno u otro. A veces, puedes elegir la forma de atar tu carga para que puedas elegir cualquiera.
Para algo en este rango de cumplimiento actual, debería estar pensando en un paquete estilo TO-220 (o mejor). Un BJT de potencia dejará caer algunos \ $ V_ {CE} \ $ a través del conmutador, sin importar lo que haga al respecto, y todas esas veces que la corriente se convierte en poder que debe disiparse; más lo que requiera la base, también. Y a estas corrientes, todo se suma.
Un mejor escenario es que encuentre un BJT de potencia de buena calidad que tenga una ganancia decente en una corriente de recopilación de \ $ 5 \: \ textrm {A} \ $, tenga múltiples fuentes, sea barato y esté disponible. Las series D44H y D45H califican. Son ampliamente adquiridos, ampliamente disponibles y baratos. Alrededor de 40 centavos de Arrow en este momento, en unidades (como ejemplo) para el PNP D45H11.
Este PNP proporciona un mínimo garantizado \ $ h_ {FE} = 40 \ $ con \ $ I_C = 4 \: \ textrm {A} \ $. La ganancia real de cualquier dispositivo dado es probablemente mejor. Pero creo que puedes planear esa figura aquí. La caída de voltaje garantizada en el peor de los casos que limita el cumplimiento del voltaje de la carga se establece en \ $ I_C = 8 \: \ textrm {A} \ $ as \ $ V_ {CE \ left (sat \ right)} = 1 \: \ textrm {V PS Pero el valor típico en su corriente es aproximadamente 4 veces mejor que eso, o \ $ V_ {CE \ left (sat \ right)} = 250 \: \ textrm {mV} \ $. La caída garantizada en el peor de los casos de emisores de base en \ $ I_C = 8 \: \ textrm {A} \ $ es \ $ V_ {BE \ left (sat \ right)} = 1.5 \: \ textrm {V} \ $, pero el valor típico es \ $ V_ {BE \ left (sat \ right)} = 1 \: \ textrm {V} \ $.
Un circuito para esto podría verse como:
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Primero estimé la corriente de base para \ $ Q_1 \ $ as \ $ I_ {B_1} = \ frac {5 \: \ textrm {A}} {\ beta_1 = 40} = 125 \: \ textrm {mA} PS Configuré una pequeña corriente en \ $ R_1 \ $ para ayudar a jalar la base cuando \ $ Q_2 \ $ se APAGA. (Aproximadamente el 2% de la corriente base). \ $ V_ {BE \ left (sat \ right) _1} = 700 - 1500 \: \ textrm {mV} \ $, por lo que el voltaje de base puede ser de $ 3.5 - 4.3 \: \ textrm {V} \ $. \ $ Q_3 \ $ se opera como un interruptor y asumí que \ $ V_ {CE \ left (sat \ right) _2} = 200-400 \: \ textrm {mV} \ $ (y \ $ \ beta_2 = 20 \ $ .) Esto deja a \ $ R_3 \ $ tener que eliminar \ $ 3.2-4.1 \: \ textrm {V} \ $ mientras que también proporciona un mínimo de \ $ 125 \: \ textrm {mA} +2.5 \: \ textrm {mA} \ aprox. 128 \: \ textrm {mA} \ $. En el peor de los casos, esto sugeriría \ $ R_3 = 25 \: \ Omega \ $, pero decidí usar \ $ R_3 = 27 \: \ Omega \ $ como un valor estándar cercano. Dado que en realidad no espero el peor caso absoluto de \ $ V_ {BE \ left (sat \ right) _1} = 1.5 \: \ textrm {V} \ $, creo que esto es razonable.
Calculé la corriente base requerida para \ $ Q_2 \ $ as \ $ 6.4 \: \ textrm {mA} \ $. Con el peor de los casos \ $ V_ {BE \ left (sat \ right) _2} = 1 \: \ textrm {V} \ $, eso implicaría \ $ R_2 = 625 \: \ Omega \ $. Pero el valor estándar de \ $ R_2 = 560 \: \ Omega \ $ garantiza un poco más de corriente base, lo que no perjudicará a nadie aquí.
También se muestran las disipaciones de interés en el peor de los casos. Como puede ver, \ $ R_3 \ $ tendrá que ser un \ $ 1 \: \ textrm {W} \ $ resistor. El D45H11 probablemente no disipará realmente \ $ 5.1 \: \ textrm {W} \ $, lo cual se encuentra solo en una situación muy poco común en el peor de los casos. (Es mucho más probable que esté más cerca de \ $ 1-2 \: \ textrm {W} \ $.)
Solo tenga en cuenta que la carga puede no tener acceso a más de \ $ 4.3-4.5 \: \ textrm {V} \ $ y que podría ver tan poco como \ $ 4.0 \: \ textrm {V} \ $ en el peor escenario inusual.
También se puede utilizar un proceso de diseño similar para lograr esto con el BJT de potencia NPN D44H11.
Estos detalles son parte de la razón por la que se recomienda un MOSFET en situaciones como esta. Son más caros y tal vez tienen menos fuentes, pero \ $ R_3 \ $ tampoco es barato y ocupa espacio. Por lo tanto, debe tomar decisiones en su propia situación sobre lo que funciona para usted.
¿Para mí como aficionado? Tengo cucharones de BJT casi libres: menos de medio centavo cada uno por señal pequeña y, por lo general, menos de 10 centavos cada uno por TO-220. (Hago compras.) Por lo tanto, generalmente uso esos, así como también para repartirlos a los demás de la mano. Al abastecerse de MOSFETs, mi presupuesto es demasiado para esa libertad. Así que utilizo MOSFETs discretos de manera un poco moderada.
