Calcule parámetros de transistor como interruptor para operar dentro de los límites máximos de manera segura

Las dos ecuaciones más importantes relativas a los cálculos de transistores en este circuito son:

• i _collector = i _base * h _FE donde h _FE es la ganancia de corriente continua dado en la hoja de datos.

• v _umbral = ~ 0.65 V este es el requisito mínimo para que el voltaje del emisor de base haga que el transistor se conduzca.

Ahora, dado su circuito, se cumple el requisito mínimo de 0,65 Vbe, aún no sabemos si su transistor está en modo de saturación, ya que no conocemos Vce. Por lo tanto, debemos calcular la corriente a través del recopilador, qué se puede hacer usando la Ley de Ohm y la primera propiedad anterior:

i _base = U _{b, r} / R _{b, r} = (5 - 0,65) / 1000 = 0.00435 A

i _collector = H _FE * i _base = 100 * 0.00435 = 0.435 A

La tensión a través de la resistencia del colector es, por lo tanto, 27 * 0.435 = ~ 11.7 voltios. En este caso, este es el límite exacto del modo lineal / saturación. Usando la simulación suministrada, puedes jugar un poco con la resistencia de 27 ohmios y verás que este cálculo es una buena aproximación si la resistencia está en modo de saturación (lo que se desea si quieres hacer un interruptor electrónico).

En conclusión, la resistencia de base determina la corriente real del colector. La resistencia de colector determina el modo del transistor, ya sea lineal de saturación.

Si está utilizando los transistores de Fairchild, puede pasar cualquier cosa, miden la corriente [base] en voltios, así que, ¿quién sabe qué ponen en esos paquetes, tal vez un chicle?

Siestásusandoalgomenostonto,comolahojadedatosdeON

entoncespodemosempezarapensarenesto.Sucorrientedebasenoestácercade150mA.Dehecho,escomomáximo5mA,porloquedeberíaaplicarseunaprimeralíneamuchomásbaja,porloqueelvoltajedesaturaciónnodeberíasertanalto[debidoaeso].YlahojadedatosdeONtambiéntienegráficosbonitossobreesto

Perodehecho,ensucircuito,Vceseponealto,perodebidoaquenoleestádandosuficienteunidaddebase,esdecir,apenasestásaturandoeltransistor2222.Obtengounabetade90enlasimulacióndeLTspiceconlosvaloresderesistenciaquetiene,nolabetaforzadade10quedebeteneresteBJTcuandoestásaturado(segúnsuhojadedatos).Ok,tampocomebajatanto,perotequedademasiadoparaelpuntodulce.Unaresistenciadebaseentre500y700ohmiosdeberíasermásrazonable.

Dehecho,podríatenerunaresistenciadebasetanbajacomo300ohmiosaquí.Sivaspordebajodeeso,Ladisipacióndepotenciaeneltransistorenrealidadcomienzaasubir,debidoalacorrientedebase.

Prestemuchaatenciónalordendeloscoloresenelsiguientegráfico(como,porejemplo,LTspicenohayunamaneramásdecentedeidentificardatosescalonados).[Forzado]betasigueadelantehastaaproximadamente12a100ohmiosderesistenciadebase(líneamagenta),peroladisipacióndepotenciaenlaspartesinferioresdeltransisotorenlalínearoja(300ohmios)yluegoaumentaligeramente.Ladisipacióndepotenciadelaresistenciadebaseaumentaconsiderablementetambiéndespuésdeeso.Además,cualquieraqueseasufuentede5V(¿uC?)Podríanosercapazdeconducirloconunacorrientedebasealta.

Otracosainteresanteatenerencuentaesquelacorrientedebaseesdealrededorde15mAcuandosealcanzaelpuntoóptimo(paraladisipacióndepotencia)aunaresistenciadebasede300ohmios...muyparecidoalahojadedatosdeONsugeridaenlaprimeralínea.

Acontinuación,heusadounaresistenciadecomportamientoparavariarelresisotrdebaseconeltiempoenlugardeusarelpaso.Puedevermejorlacurvaquetieneelpoderdeestamanera...peroelvalordelaresistencianoestanobvio.Vadesde10ohm(izquierda)a1.01Kohm(derecha).

Además, tenga en cuenta que la resistencia térmica (al aire) del MMBT2222 varía bastante con el fabricante (bueno, al menos en hojas de datos). Fairchild proporciona 357 ° C / W, NXP 500 C / W, ON proporciona 556 C / W. Incluso con este último, a 150 mW (para una resistencia de 300-500 ohmios) debería sobrevivir, pero estaría muy caliente a alrededor de 85ºC. La temperatura máxima de unión es la 150C habitual en todas estas hojas de datos.

Con respecto al 2N3904, ese tiene una envoltura térmica superior de 625mW (en TO-92) pero el troquel del 2N3904 (o MMBT3904) solo puede tomar corriente de colector de 200mA. Entonces, lo que sucede con eso es que la unión se destruye por la densidad de corriente excesiva (le está dando una corriente de colector de más de 400 mA), y luego se excede el límite térmico para que el paquete se convierta en humo.

El proceso de selección es básicamente:

1. Verifique que el modelo de transistor pueda manejar la carga = corriente del colector. (Bueno, también debe preocuparse por el CE [stand] de voltaje, pero eso no se excede aquí).
2. Luego calcule la unidad base (= resistencia) necesaria para obtener un Vce bajo (sat.) ... para que tampoco se supere su disipación de potencia (SOA = área de operación segura).

En función de su simulación, está intentando pasar de más de 400 mA a través de ese transistor.

De la hoja de datos de mmbt2222, el Vce (sat) a 500mA es 1.6V.

$$ Current \ approx 0.444mA = \ frac {12V} {27 \ Omega} $$ $$ Potencia_ {transistor} = 0.444mA \ veces 1.6V = 711mW $$

También de la hoja de datos mmbt2222, la disipación total del dispositivo es de 350 mW.

Yo diría que los 360mW adicionales están causando algunos problemas ...