giới hạn dòng cơ sở cho BJT

Tôi thực sự đang làm việc với một cặp BJT của darlington.

Câu hỏi của tôi là nếu tôi cần đặt một điện trở 1kohm giữa pin MCU của tôi và BASE để sử dụng nó như một công tắc. Vì tỷ lệ Hfe cho bóng bán dẫn của tôi khá lớn và dòng collector sẽ bị giới hạn ở mức hợp lý, điều đó có nghĩa là dòng cơ sở phụ thuộc vào dòng collector mọi lúc và do đó tôi có thể loại bỏ việc sử dụng giới hạn dòng này điện trở?

Không, đó là dòng thu phụ thuộc vào dòng cơ sở, không phải cách khác. Bất kể dòng thu là gì, dòng cơ sở là$\dfrac{V_{MCU} - V_{BE}}{R}$.
Hãy ghi nhớ rằng$V_{BE}$ sẽ gấp đôi giá trị của một bóng bán dẫn khác, vì có hai điểm nối giữa cơ sở và bộ phát.

Nhưng sự thật là bộ sưu tập hiện tại là thứ bạn muốn cuối cùng. Vì vậy, để tìm giá trị điện trở (không chỉ chọn 1k), bạn tính toán$I_B=\dfrac{I_C}{H_{FE}}$. Nếu bạn muốn$I_C$ = 2A và $H_{FE}$ = 400, sau đó của bạn $I_B$ sẽ phải là $\dfrac{2A}{400}=5mA$. Đây là một giá trị mà vi điều khiển của bạn sẽ có thể cung cấp, nhưng luôn kiểm tra biểu dữ liệu.

Để kết hợp tất cả lại với nhau, $R=\dfrac{H_{FE}}{I_C}\times (V_{MCU} - V_{BE})$.

chỉnh sửa
Olin là đúng về giá trị điện trở là tối đa, tức là dòng cơ sở là tối thiểu. Đối với nhiều tham số trong biểu dữ liệu, bạn sẽ tìm thấy nhiều hơn một giá trị, như điển hình và tối đa hoặc tối thiểu. Bạn phải luôn luôn tính toán cho các điều kiện trường hợp xấu nhất và nó có thể đòi hỏi một số suy nghĩ logic để tìm hiểu xem trường hợp xấu nhất là tối thiểu hay tối đa cho một tham số cụ thể.

Lấy $H_{FE}$. Trong ví dụ của tôi, tôi đã chọn một giá trị 400. Vì cao hơn thường là các bảng dữ liệu tốt hơn thường đề cập đến một giá trị tối thiểu. Nếu nó cao hơn thì sao? Dòng cơ sở sẽ không khác, vì vậy dòng thu sẽ cao hơn. Nếu bạn lái bóng bán dẫn trong bão hòa$I_C$sẽ không còn được xác định bởi bóng bán dẫn, nhưng bởi trở kháng của tải sẽ là một yếu tố hạn chế. Vì vậy, trong khi các bóng bán dẫn rất muốn vẽ một dòng thu lớn hơn, nó sẽ không thay đổi. Vì vậy, bạn nghĩ rằng bạn an toàn; mức tối thiểu được chỉ định$H_{FE}$vẫn ổn, cao hơn vẫn ổn. Tuy nhiên, có một cái gì đó khác để xem xét:$H_{FE}$ không phải là hằng số, nó thay đổi theo $I_C$và biểu dữ liệu nên có một biểu đồ cho việc này. Vì vậy, kiểm tra này cho các nhà sưu tập hiện tại muốn.
$V_{BE}$. Hai điểm nối PN, do đó, 2 x 0,65V = 1,3V. Olin thấy rằng 300$\Omega$điện trở cơ sở nên tốt, trong thực tế để lại một số lề. Nhưng khi tôi nhìn vào biểu dữ liệu cho TIP110 thì nó báo$V_{BE}$có thể cao tới 2,8V! Điều đó sẽ dẫn đến một dòng cơ sở của$\dfrac{3.3V - 2.8V}{300 \Omega}=1.7mA$và đó là quá ít để có được mong muốn $I_C$ của 2A: $400 \times 1.7mA$ chỉ là 670mA.

Bạn đang có ý tưởng. Đừng chỉ sử dụng các giá trị điển hình, nhưng hãy đảm bảo rằng mạch của bạn vẫn hoạt động với các thành phần có giá trị tham số cực cao. Đây không phải là vấn đề quá lớn với các dự án khi bạn chỉ xây dựng 1 thiết bị: bạn có thể thấy những gì sai và điều chỉnh. Đối với sản xuất, bạn không có sự lựa chọn: luôn luôn thiết kế cho trường hợp xấu nhất.

Để đi xa hơn một chút, tính toán của Stevenh cho bạn thấy điện trở cơ sở tối đa . Đó là một ý tưởng tốt để cho phép một số lề và cung cấp dòng điện cơ sở nhiều hơn một chút (điện trở cơ sở thấp hơn một chút) so với mức tối thiểu tuyệt đối cần thiết để có được dòng điện thu mong muốn.

Hãy mở rộng ví dụ của Stevenh và lấy một số số thực. Giả sử bộ xử lý đang chạy từ nguồn cung cấp 3,3V. Một darlington có hai điểm nối BE giữa cơ sở và bộ phát của nó, vì vậy giả sử tổng BE giảm là 1,3V. Rời khỏi 2.0V trên điện trở cơ sở. 2V / 5mA = 400 Ohms. Nếu bạn thực sự chắc chắn về việc Hfe vượt quá 400 so với phạm vi hoạt động của bạn và bạn không cần nhiều hơn bộ thu 2A, thì bạn chỉ có thể sử dụng điện trở thấp hơn một chút, như giá trị chung là 360 Ohms. Để có nhiều lợi nhuận hơn, hãy sử dụng ít hơn, như 300 Ohms có thể.

Bây giờ bạn cần quay lại và xem tải trên micro là gì. 2V / 300 Ohms = 6,7mA. Điều đó sẽ ổn đối với hầu hết các micros, đặc biệt nếu PIC của nó có xu hướng có khả năng hiện tại đầu ra đặc biệt tốt. Tuy nhiên, tôi đã thấy một số kính hiển vi được chỉ định dưới 6,7mA, vì vậy bạn phải kiểm tra và có thể điều chỉnh mọi thứ.

Một điều cần xem xét với darlington là chúng chậm tắt. Bạn nói rằng đây là một ứng dụng chuyển đổi, vì vậy tắt thời gian có thể có vấn đề. Nếu bạn chỉ đang lái một rơle thì điều này không có vấn đề gì, nhưng nếu bạn đang cố gắng thực hiện 10 giây kHz PWM thì đây có lẽ không phải là thứ bạn muốn sử dụng.

Một vấn đề khác với darlington là điện áp trạng thái khá cao. Đó là một giọt BE cộng với một giọt CE bão hòa, có thể là 900mV nhưng có thể dễ dàng hơn ở dòng điện cao. Ở 1V, bóng bán dẫn sẽ tiêu tan 2W với dòng collector 2A. Điều đó sẽ yêu cầu một số loại tản nhiệt hoặc ít nhất là một cái gì đó như vỏ TO-3 được gắn vào khung hoặc một số kim loại.

Rất có thể có những cách tốt hơn để chuyển đổi những gì bạn muốn mà không cần sử dụng darlington.