Soy nuevo en electrónica y estoy creando mi primer gran proyecto, pero me desconcierto al calcular el valor del resistor base (R2 en el diagrama) de un transistor NPN 2n3904. Todos los LED están clasificados para 20 mA. He investigado mucho, pero cuanto más analizo, más confundido estoy. Cualquier ayuda en este tema sería muy apreciada!
Tienes un poco menos de 20 mA para los LED (los Vf no están tan bien controlados, así que vamos a usar 20 mA).
Para el 2N3904, el Vce (sat) está garantizado a 10 mA y 50 mA (acortando su corriente de colector de 20 mA) a Ic / Ib = 10. Podemos relajar eso a 20 sin ningún problema serio ya que hFE es de entre 60 y 100 mínimo ( medido con Vce = 1.0V). Todo esto se puede encontrar en la hoja de datos .
Así que quieres una corriente de base de 1-2mA.
Dado que el Arduino nano tiene un suministro de 5 V, la salida estará cerca de 5 V si no lo carga demasiado (tendrá que consultar las características de la hoja de datos ATMega328p).
Sabemos que la tensión de base es de aproximadamente 0.7V cuando está "encendida", por lo que la tensión a través de su resistencia de base será de 4.3V o menos. Así que la resistencia debería estar en algún lugar alrededor de 4.7K a 2K aproximadamente.
Muchas respuestas aquí hablan de hFE que no se usa para este transistor utilizado como un interruptor saturado de encendido / apagado. hFE se usa para un amplificador lineal que tiene una gran cantidad de voltaje de colector, no para un interruptor saturado que tiene un voltaje de colector muy bajo. Las hojas de datos muestran que se garantiza que la corriente base sature los pequeños transistores cuando la corriente base es 1/10 de la corriente del colector.
¿Dónde puede comprar un LED con un voltaje directo de 2V? En ninguna parte, tienen un rango de voltaje que puede ser de 1.6V a 2.2V para un LED rojo. Si los tuyos son todos de 1.6 V, entonces la corriente con la resistencia de 82 ohmios será de 30.5 mA, lo que podría quemar los LED.
EDITAR de nuevo. Los gráficos en una hoja de datos son para un transistor "típico" que no puede comprar. Es posible que su transistor tenga una ganancia mucho menor que la típica, por lo que no funcionará, por lo tanto, si usa las especificaciones mínimas en su cálculo, entonces su circuito funcionará con un transistor que está pasando pero es menos típico.
La Figura 16 de enlace indica si interpola entre 10 y 30mA para obtener 20mA, puede elegir un voltaje de saturación de 0.20 o 0.30V para que Vce obtenga aproximadamente 230 uA o 400uA de corriente base respectivamente.
Calculado como una relación de la corriente del colector y representando una caída de Vbe de 0.65 a 0.7, se obtiene una ganancia de corriente efectiva de 20m / 230u = 87 @ 0.3Vce a 20m / 400uA = 50 @ 0.2Vce
Las especificaciones de la tabla utilizan una relación de facto de 10: 1 Ic: Ib para los resultados de Vce (sat) para el voltaje de saturación más bajo en el peor de los casos (máx.), pero el gráfico muestra un Vce nominal más bajo
Entonces hFE = 50 un valor efectivo máximo @ Vce = 0.2 V Rb = (5V-0.7 {Vbe}) / 400uA = 10.8k Ohms
Estodemuestra(comosesugiereenloscomentarios)quecualquiercosaentre1ky10kfuncionaconunaligerareducciónenlacorrientedecolectordeunaumentoenVce.PuedealcanzarunhFElinealnominalde150SOLAMENTEsiVce>=1V@10mAyquizás160siVceesmásalto.Sinembargo,hFEtieneunatoleranciamuyalta,porloqueusamosvaloresconservadoresparaobtenermejoresresultadoscomoun"cambio".
La ganancia de corriente de Hfe lineal se especifica aquí para 100 a 300 @ 10mA @ Vce = 1.0V en las tablas para el 2N3904. Estos también se aplican a las especificaciones del proveedor genérico.
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