Valor de resistencia desplegable para un transistor NPN para conmutar un relé de estado sólido

Necesita una resistencia en serie con la base, pero un mejor diseño también pondría una resistencia en serie con el LED del SSR para limitar la corriente de manera inequívoca y no depender de la hFE del transistor.

Por lo tanto, haría la resistencia de la serie base 1 kohm y esto forzaría alrededor de 2.5 mA en la base. Esto probablemente saturará el colector a aproximadamente 0.1 voltios para que actúe como un interruptor.

Cualquiera que sea la caída de voltaje especificada por la hoja de datos del SSR para su LED, se resta de 5V para determinar el voltaje en la resistencia limitadora de corriente del LED. La hoja de datos de SSR le informará la corriente nominal del LED para que luego pueda calcular esta resistencia usando la ley de ohmios.

Coloque un R3 entre el colector del transistor y el SSR. Para un transistor dado, la ganancia (hFE) varía según el lote de fabricación y la temperatura. Con R3, la corriente a través del SSR será independiente de la ganancia del transistor.

Entonces, el voltaje de saturación de un transistor NPN es aproximadamente 0.2 voltios con una corriente de 10 ma para el SSR, R3 = (5 - 0.2) / 0.010 = 480. El valor estándar de 420 daría (5 - 0.2) / 420 o 11.4 ma. El valor estándar de 560 daría (5 - 0.2) / 560 u 8.57 ma. Dado que el 11.4 está por debajo del límite de 15 ma, elija R3 como 420.

Con pequeños transistores NPN de plástico, la ganancia es de 50 a 150. Para conducir el transistor a la saturación, necesitamos al menos 11.4 / 50 o 0.228 ma en la base.

Cuando esté saturado, el voltaje de la base al emisor será 0.7 para el silicio, R1 será (3.3 - 0.7) / 0.000228 = 11.403 ohmios. Por lo tanto, elegir 10K ohmios conduciría (3.3 - 0.7) / 10000 = 0.26 ma hacia la base. Lo que sería suficiente para 0.26 * 50 o 13 ma de corriente de colector. Con R3 limitándonos a solo 11.4 ma, el transistor debería permanecer en saturación.

R2 está en el circuito para purgar la carga que se acumulará en la base del transistor desde la fuga del colector a la base, cuando se desconecta el GPIO. No se debe permitir que la base flote hacia el rango de 0.7 voltios o el transistor se encenderá.

Una regla general es que R2 es 10 veces el valor de R1 o 100K. Puede consultar las especificaciones del transistor y verificar la corriente de fuga. Multiplicar la fuga por 100K debería producir un voltaje que debería ser mucho menor que 0.7 voltios.

Ahora, con la base del transistor en paralelo con R2, parte de la corriente fluirá hacia la base y parte hacia R2. En saturación, la corriente en R2 es 0.7 / 100K o 0.007 ma. Esto es pequeño en comparación con los 0.260 ma en la base y se puede ignorar de forma segura.