Los BJT tienden a la amplificación (Ic aumenta con Ib) o la conmutación (Ic está activado o desactivado). Los transistores amplificadores tienen una buena linealidad de ganancia, pero la ganancia de CC es moderada, y el tiempo de conmutación y Vce (sat) pueden no ser muy bajos (por ejemplo, el 2n5550). Los transistores de conmutación tienen un tiempo de conmutación muy rápido, una alta ganancia de CC y una baja Vce (sat), pero la linealidad de la ganancia no es una gran preocupación (por ejemplo, MMBT4401 . Luego hay transistores de propósito general que se encuentran en la mitad de la carretera para ambos tipos de operación (por ejemplo, 2n3904 ).
Lamentablemente, ninguno de estos tres ejemplos de BJT son adecuados para el propósito del circuito especificado, por una multitud de razones:
- Para impulsar la carga representada por el motor especificado, se necesita una clasificación de corriente sostenida de 240 mA (
12 V / 50 Ohm DC resistance ) o 259 mA (de la hoja de datos). El 2n5550 manejará aproximadamente 50 mA de corriente sostenida con facilidad, con Vce (sat) alcanzando 0.25 voltios. A corrientes continuas más altas, el calentamiento se convierte en un problema: tenga en cuenta los valores de reducción de la disipación del dispositivo a más de 25 grados C.
- Incluso si tuviéramos que conducir 259 mA, el transistor necesitaría montones de la corriente de la unidad base, dependiendo de la característica de ganancia de CC en el peor de los casos del transistor elegido. Más de 20 mA normalmente para los ejemplos mencionados anteriormente, para conducir 250 mA Ic. Las salidas anémicas de la Raspberry Pi simplemente no están diseñadas para ese tipo de abuso. Uno dudaría en extraer más de corriente de un solo dígito de su GPIO , si eso.
- Un transistor de conmutación de corriente moderada de alta ganancia, como NTE2503 podría servir a este propósito, con su 800 DC de ganancia mínima y 700 mA de corriente continua.
- Un par de Darlington puede sonar como otra buena alternativa, pero los pares de Darlington tienen una mayor caída de voltaje entre el colector y el emisor, ya que tienen dos conjuntos de potenciales NPN (o PNP) en la ruta actual. Esto significa más calor generado cuando se pasa la corriente, por lo tanto, se necesitan paquetes más grandes y / o disipadores de calor y enfriamiento.
Eso deja un MOSFET como una excelente alternativa. Por ejemplo, el económico MOSFET tipo N del modo de mejora IRLML2502 se convertirá muy cómodamente en 2 Amperios con un voltaje de compuerta de 2.8 voltios, y no se sentirán calientes al tacto a 259 mA I d . La corriente de la unidad de la puerta es insignificante, excepto en la conmutación, y esta corriente de la puerta se puede limitar a un par de mA utilizando una resistencia de la puerta, si no se requiere una conmutación muy rápida.
Si el motor se debe manejar con PWM, entonces se puede usar un controlador de compuerta como etapa provisional para impulsar la compuerta MOSFET, ya sea una solución discreta que use uno de esos 2n5550 BJT que ya tiene. tengo y no necesitaré, o usar un controlador de puerta IC si se pretenden frecuencias PWM realmente estupendas.
(El diagrama anterior muestra solo una fase conectada, pero en realidad tengo 4)