En realidad estoy trabajando con un par de BJTs de Darlington.
Mi pregunta es si necesito colocar una resistencia de 1kohm entre mi pin MCU y la BASE para usarla como interruptor. Dado que la relación de Hfe para mi transistor es bastante grande, y la corriente del colector se limitará a un nivel razonable, significa que la corriente base depende de la corriente del colector en todo momento y por lo tanto puedo eliminar el uso de esta limitación de corriente ¿resistor?
No, es la corriente del colector la que depende de la corriente base, no al revés. No importa cuál sea la corriente del colector, la corriente base es \ $ \ dfrac {V_ {MCU} - V_ {BE}} {R} \ $.
Tenga en cuenta que \ $ V_ {BE} \ $ tendrá el doble del valor de otro transistor, ya que hay dos uniones entre la base y el emisor.
Pero es cierto que la corriente del colector es lo que quieres al final. Entonces, para encontrar el valor de la resistencia (no solo elija 1k), calcule \ $ I_B = \ dfrac {I_C} {H_ {FE}} \ $. Si desea \ $ I_C \ $ = 2A y \ $ H_ {FE} \ $ = 400, entonces su \ $ I_B \ $ tendrá que ser \ $ \ dfrac {2A} {400} = 5mA \ $. Este es un valor que su microcontrolador podrá entregar, pero siempre verifique la hoja de datos.
Para ponerlo todo junto, \ $ R = \ dfrac {H_ {FE}} {I_C} \ times (V_ {MCU} - V_ {BE}) \ $.
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Olin tiene razón cuando el valor de la resistencia es el máximo, es decir, la corriente de base es la mínima. Para muchos parámetros en una hoja de datos, encontrará más de un valor, como típico y máximo o mínimo. Siempre debe calcular las condiciones del peor de los casos, y puede requerir un pensamiento lógico para averiguar si el peor de los casos es mínimo o máximo para un parámetro en particular.
Toma \ $ H_ {FE} \ $. En mi ejemplo, elegí un valor de 400. Cuanto más alto es mejor, las hojas de datos a menudo mencionan un valor mínimo. ¿Y si es más alto? La corriente de base no será diferente, por lo que la corriente de colector será mayor. Si maneja el transistor en saturación \ $ I_C \ $ ya no estará determinado por el transistor, pero la impedancia de la carga será un factor limitante. Por lo tanto, si bien el transistor desearía dibujar una corriente de colector más grande, no cambiará. Entonces piensas que estás a salvo; el mínimo especificado \ $ H_ {FE} \ $ está bien, más alto todavía está bien. Sin embargo, hay otra cosa que considerar: \ $ H_ {FE} \ $ no es constante, varía con \ $ I_C \ $, y la hoja de datos debe tener un gráfico para esto. Así que revisa esto para la coleccionista deseada.
\ $ V_ {BE} \ $. Dos uniones PN, entonces eso es 2 x 0.65V = 1.3V. Olin descubrió que una resistencia de 300 \ $ \ Omega \ $ base debería estar bien, de hecho deja cierto margen. Pero cuando miro la hoja de datos para el TIP110 , dice que $ V_ {BE} \ $ puede ser ¡Tan alto como 2.8V! Eso daría como resultado una corriente base de \ $ \ dfrac {3.3V - 2.8V} {300 \ Omega} = 1.7mA \ $, y eso es muy poco para obtener el \ $ I_C \ $ de 2A: \ $ 400 \ veces 1.7mA \ $ es solo 670mA.
Estás captando la idea. No utilice simplemente valores típicos, pero asegúrese de que su circuito aún funcione con componentes con valores de parámetros extremos. Esto no es tanto un problema con los proyectos en los que solo construye 1 dispositivo: puede ver lo que está mal y ajustar. Para la producción no tiene opción: siempre diseñe para el peor de los casos.
Para ir un poco más lejos, el cálculo de Stevenh le muestra el máximo resistencia básica. Es una buena idea dejar un margen y proporcionar un poco más de corriente de base (un poco de resistencia de base más baja) que el mínimo absoluto requerido para obtener la corriente de colector deseada.
Expandamos el ejemplo de Stevenh y obtengamos algunos números reales. Digamos que el procesador se está ejecutando desde un suministro de 3.3V. Un darlington tiene dos uniones B-E entre su base y el emisor, por lo que digamos que la caída general de B-E es de 1.3V. Eso deja 2.0V a través de la resistencia de base. 2V / 5mA = 400 Ohms. Si está realmente seguro de que Hfe es de 400 en su rango de operación y que no necesita más de una corriente de colector de 2A, entonces puede usar solo un poco de resistencia inferior, como el valor común de 360 ohmios. Para obtener más margen, use menos, como 300 Ohms tal vez.
Ahora necesita volver y ver cuál es la carga del micro. 2V / 300 Ohms = 6.7mA. Eso estará bien para la mayoría de los micros, especialmente si es un PIC que tiende a tener una capacidad de corriente de salida particularmente buena. Sin embargo, he visto algunos micros que están especificados por menos de 6.7mA, por lo que tienes que verificar y posiblemente ajustar las cosas.
Una cosa a considerar con los darlington es que tardan en apagarse. Usted dice que esto es para una aplicación de conmutación, por lo que el tiempo de apagado podría ser importante. Si solo está manejando un relé, entonces esto no es un problema, pero si está tratando de hacer 10s de kHz PWM, probablemente no sea lo que quiere usar.
Otro problema con los darlington es el alto voltaje en el estado. Es una caída de B-E más una caída de C-E saturada, quizás 900 mV, pero podría ser más a altas corrientes. A 1 V, el transistor disiparía 2W con corriente de colector 2A. Eso requerirá algún tipo de disipador de calor o al menos algo como una caja TO-3 montada en el chasis o algo de metal.
Es muy posible que haya mejores formas de cambiar lo que quieres sin usar un darlington.
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