Obtención de un transistor y resistencia de base

0

Mi objetivo es encontrar un transistor que se utilizará para cambiar un relé y que pueda manejar las siguientes especificaciones. Creo que encontré uno y agradecería que se revisen los cálculos y se compruebe si me he perdido algo importante:

A device is an Arduino and is connected to base of transistor.

Device voltage: 5V
Device source current: <= 5mA

The collector pin of the transistor is connected to a relay.

Collector voltage (Vce): = 5V
Collector current (Ic): = 90mA
Transistor power dissipation: >= ( 5 * 90 ) >= 450mW

DC current gain F.O.S. = 5
DC current gain >= ( Collector current / Device source current ) * DC current gain F.O.S.
DC current gain >= ( 90 / 5 ) * 5
DC current gain >= 90

He encontrado el transistor BC337 por ON Semiconductors y utilizando esta hoja de datos .

Colector: el voltaje del emisor (Vceo) es de 45 V CC, que cubre los 5 V requeridos.

Corriente del colector - continua (Ic) es de 800 mA, que está muy por encima de los 90 mA que requiere el circuito.

Disipación total del dispositivo @ Ta = 25c (Pd) es de 625 mW, lo que supera los 450 mW requeridos.

La ganancia de corriente continua se da para Ic = 100mA y Vce = 1V , la cual Ic está bastante cerca de la corriente del colector (90mA), por lo que debería estar bien. El Vce dado es de 1 V, aunque el circuito funciona a 5 V, pero de todo lo que se entiende, el Vce está un poco en el lado sin sentido una vez que el transistor está saturado.

La resistencia es necesaria para restringir el exceso de corriente del transistor desde el dispositivo, que está limitado a 5 mA.

Base: el emisor con voltaje (Vbe (encendido)) para el transistor tiene un máximo de 1.2 V, que se usará para el peor de los casos. Por lo tanto, la resistencia conectada entre el dispositivo y el pin de la base debe caer:

Resistor voltage drop = Device voltage - Base − Emitter on voltage
Resistor voltage drop = 5 - 1.2
Resistor voltage drop = 3.8

Esto significa que la resistencia debe tener un valor de resistencia de:

Resistance = Voltage / Current
Resistance value = Resistor voltage drop / Device source current (A)
Resistance value = 3.8 / 0.005
Resistance value = 3.8 / 0.005
Resistance value = 760 Ohms
  1. ¿Todo esto es correcto o he cometido un error fantástico o he pasado por alto un gran problema?
  2. Vbe (on) se cotiza para Ic = 300mA y Vce = 1V . Creo que entiendo que Vce no es un gran problema una vez que el transistor está saturado, pero la corriente del colector es de 300 mA, mientras que solo paso 90 mA. ¿Es esto algo de lo que preocuparse y por qué debería o no debería hacerlo? Me preocupa esto?
pregunta R4D4

2 respuestas

3

Ya que usará el transistor como un interruptor, la regla de oro para un BJT saturado es usar beta (ganancia de corriente) de 10 o 20. Lo que significa que puede manejar directamente un BJT de propósito general (con al menos 100 mA de corriente de colector ) de su pin de Arduino.

Así es como lo haría:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

NPN siempre tiene un voltaje de base ~ 0.7V más alto que su emisor. Dado que el emisor aquí está conectado a tierra, el voltaje de la base se encuentra en aproximadamente 4.3V (5V que el Arduino puede proporcionar -0.7V). Y una corriente de base de 10 mA nos da 4.3 / 0.01 = 430 Ohm, pero puede usar un valor más estándar de 470 Ohm.

El diodo D1 está ahí para disipar la energía almacenada en la bobina del relé cuando los transistores se apagan. Puedes leer más sobre esto aquí en el intercambio de pila de EE.

    
respondido por el Golaž
2

La respuesta de Golaž es el procedimiento correcto a seguir, y debes aceptar su respuesta. Solo comentaré sobre el factor de disipación de poder.

Para los fines del análisis de estado estable, considere que el relé tiene una resistencia fija de R = 5V / 0.09A = 55.6 ohmios.

El transistor es, por lo tanto, un elemento en serie con 55.6 ohmios con un total de 5 V a través de él.

La disipación de potencia del transistor es Pd = Vce * Ic. Vce puede ser desde aproximadamente 0.1V (muy saturado) hasta 5.0V (completamente apagado), dependiendo de la cantidad de corriente base que lo alimente.

Ic = (5V - Vce) /55.6 ohmios

Entonces Pd = (Vce * 5 - Vce ^ 2) /55.6 ohms.

El máximo es cuando dPd / dVce = 0, que está en 5-2Vce = 0, o Vce = 2.5V.

Pd (max) = 112mW Por lo tanto, incluso si maneja el transistor lo peor posible (por ejemplo, con 11K), no se sobrecalentará a una temperatura ambiente razonable.

En cuanto a la disipación de energía real en uso, el voltaje de saturación del peor de los casos no se especifica directamente a 100 mA, pero generalmente es menor que 100mV a Ic / Ib = 10, lo que sería una disipación de 0.09 * 0.1 = 9mW. Incluso si los 700 mV estuvieran garantizados a 500 mA, solo serían 63 mW, y podemos ver en las curvas que es mucho más controlado y más bajo a 90 mA que a 500 mA.

(Por 'controlado', me refiero a que deslizar un poco a lo largo del eje x no conduce a un gran cambio en Vce (sat), por lo que podemos esperar que las variaciones de unidad a unidad sean bajas).

    
respondido por el Spehro Pefhany

Lea otras preguntas en las etiquetas