Circuito NPN Darlington para bujía de encendido diesel de 12 V

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Estoy tratando de construir un circuito muy simple para impulsar una bujía incandescente. Estoy usando un TIP122 NPN.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Quería que 0.017A pasara por el enchufe de 12V. No calculé más de 0.204W. También asumí que el HFE de mi NPN era 1000.

Para encontrar la disipación de energía \ $ 12V \ veces 0.017A = 0.204 W \ $.

Corriente base calculada con

$$ Ib = \ dfrac {0.017} {1000} = 0.000017A $$

$$ R1 = \ dfrac {4V-1.4V} {0.000017A} = 152941 \ Omega $$

Enganché todo esto, y el NPN se puso muy caliente. La bujía incandescente comenzó a calentarse un poco, probablemente alrededor de 100 ° F cuando el NPN estaba alrededor de 200 ° F y subía rápido.

Soy muy nuevo y he estado más o menos lidiando con la saturación de NPN en dispositivos simples como LED y ventiladores sin problemas. He hecho este circuito exacto con un relé de 12 V que saqué de un auto, pero realmente estaba experimentando aquí tratando de aprender las limitaciones de un NPN.

    
pregunta Parker

3 respuestas

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Estás calculando esto mal. Desea que 0.017 A pase por un dispositivo de 1 Ohm, por lo que debe colocar 0.017 A * 1 Ohm = 0.017 V a través de él. Crear ese tipo de control de corriente con una topología NPN de emisor a tierra no saturada es bastante difícil ya que la Hfe no es un parámetro estrechamente controlado para BJT.

La forma correcta de hacer esto es colocar una resistencia limitadora de corriente en línea con el dispositivo de 1 Ohm. Luego, cuando sature el dispositivo, de acuerdo con el gráfico en la hoja de datos, el Vce (sat) a 0.1A será de aproximadamente 0.6V, por lo que tendrá $$ 12 - 0.6V = 11.4V $$ en todo el par.

La ley de ohmios dice que necesita una resistencia de $$ \ frac {11.4V} {0.017A} = 670 ohmios $$

680 ohmios es un valor de resistencia estándar en ese rango y debe dar alrededor de 0.0168A en corriente.

Ahora en el cálculo de la resistencia de base. Es típico asegurar la saturación calculando como si el Hfe = 10. Esto asegura que se está saturando completamente el transistor. Entonces, para una corriente de colector de 0.017 A, se necesita una corriente base de 1.7 mA. El TIP122 Vbe (sat) con una corriente de colector de 0.1A es de aproximadamente 1.25 V, por lo que la resistencia tendrá 4V - 1.25V = 2.75V a través de él. Esto resulta en: $$ \ frac {2.75V} {1.7mA} ~ = 1.61 kOhms $$

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el caveman
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Por lo que puedo ver, simplemente quieres conducir tu Glowplug.

Por el circuito que está mostrando, necesitará alrededor de 12A a través de la resistencia de 1 Ohm para un controlador completamente encendido.

Si asume una ganancia de transistor de 250, la corriente del colector en comparación con la corriente de base dicta que necesita que 12A / 250 = 48 mA fluyan hacia la base del transistor.

A una señal de conducción de 4 V y suponiendo una caída de 0,85 V Vbe, necesita una resistencia de base de (4V-0,85 V) /0,048mA ~ 65 Ohm

Usted declaró que el transistor es en realidad un tipo darlington. Esto significa que cuando está completamente ENCENDIDO, la caída de tensión del colector ~ emiter es de aproximadamente 1 V cuando está completamente ENCENDIDO. Esto significa que de los 12 V, la bujía de incandescencia solo verá 11 V, el voltaje restante caerá en el transistor.

Considerando todo esto, los poderes serán:

P (batería) = 12V * 11A = 132W

P (R1) = 151mW

P (brillo) = 11V * 11A = 121W

P (transistor) = 1V * 11A = 11W (¡CALIENTE!)

Tienes que enfriar el transistor. El paquete TO-220 para TIP120 NO puede manejar 11W de potencia sin disipador térmico. Necesitará uno grande.

Si necesita ajustar la potencia, debe hacerlo con PWM. Esto significa encender y apagar rápidamente el transistor mediante el ciclo de la señal de entrada 0- > 4- > 0. Pero tienes que hacer esto rápidamente, probablemente en la región de kHz.

Si planea jugar con la corriente incandescente variando la corriente a través de la bujía incandescente de forma lineal, la disipación de potencia máxima se puede calcular por el máximo. El teorema de potencia, que establece la potencia máxima disipada en el transistor, se producirá cuando la impedancia del transistor coincida con la impedancia de la bujía de incandescencia.

En este caso, el máximo. el calentador de potencia del transistor es igual a 36W (la misma potencia también se disipa en la bujía de encendido). Esto requeriría un masivo disipador de calor. Es un desperdicio, así que no lo hagas.

Use un nivel lógico mosfet y PWM. esto hará el truco, pero tendrá que incluir un diodo (ánodo al colector, kathode a 12V) ya que un enchufe de incandescencia devuelve algo de voltaje cuando lo apaga rápidamente.

Todo esto es válido si se asume que desea encender completamente el glowplug. Si no lo hace, se aplica el mismo principio, pero tenga en cuenta que establecer la corriente base del transistor en un valor fijo y esperar que la corriente del colector permanezca estable se considera un diseño deficiente. Probablemente esta es la razón por la que descubrió que el transistor está disipando más energía como esperaba. La ganancia fue mayor de lo que predijo, por lo que se extrajo más energía de la batería.

A pesar de que la corriente de colector y la corriente de base están unidas entre sí por el factor de ganancia (llamado Beta para transistores bipolares), la ganancia del transistor no es de ninguna manera estable y no se debe confiar en ella. Puede esperar una variación de aproximadamente el 70%, afectada por la corriente del colector, la temperatura y la frecuencia de operación. También debe tener en cuenta que la ganancia difiere de un lote a otro de los transistores fabricados, incluso de la misma fábrica.

    
respondido por el iggy
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Si realmente está dibujando solo 0.017 Amp a 12 voltios, el transistor y la bujía incandescente juntos solo disiparán 0.2 vatios, y solo se calentarán ligeramente (quizás de manera casi no detectable).

Según la hoja de datos de TIP122, la ganancia de corriente continua de mínimo es de 1000, sin mencionar el máximo. Debe tener un transistor de ganancia muy alta, y está consumiendo mucho más que su 0.017 Amp deseado.

Si la bujía incandescente está diseñada para funcionar a 12 voltios, debe suministrar suficiente corriente de base para saturar el transistor.

    
respondido por el Peter Bennett

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