Tại sao các bóng bán dẫn NPN Darlington được sử dụng để chìm hiện tại?

Tôi nhận thấy rằng các bóng bán dẫn NPN Darlington thường được sử dụng để chìm dòng điện. Sẽ không có ý nghĩa hơn khi sử dụng PNP cho mục đích này? Điều này sẽ tránh dòng điện tải qua cả hai nút cùng một lúc. Cấp, chúng tôi có thể muốn chia sẻ hiện tại giữa hai bóng bán dẫn; nhưng trong trường hợp này, xin lưu ý rằng bóng bán dẫn thứ hai vẫn mang đầy tải (một nửa qua đường CE và một nửa qua đường BE).

Đối với vấn đề đó, tại sao các bóng bán dẫn thường được sử dụng nhất cho dòng điện chìm; thay vì lái nó? Tôi chưa bao giờ hiểu điều đó.

Trong ví dụ trên, có vẻ hợp lý hơn khi (1) đặt tải bên dưới bóng bán dẫn; (2) sử dụng DarP PNP; hoặc thậm chí tốt hơn (3) sử dụng cặp PNP bổ sung như được hiển thị ở đây:

BIÊN TẬP:

Để làm rõ, một trong những câu hỏi tôi đặt ra là: Tại sao chúng ta không thể đặt bóng bán dẫn NPN này ở trên mức tải? Hoặc, đối với vấn đề đó, đặt một PNP Darlington dưới tải? Và còn nữa, tại sao Darlington thậm chí còn tồn tại, khi một cặp bổ sung có vẻ là một giải pháp sạch hơn?

Các công tắc tải chìm với darlington NPN cho phép tín hiệu điều khiển là tín hiệu tham chiếu GND. Nếu bạn sử dụng các công tắc tìm nguồn bên cao, điển hình nhất là tín hiệu điều khiển cần dịch xuống miền tín hiệu được tham chiếu GND.

Ngày nay khi MCU đang kiểm soát hầu hết mọi thứ mà các chân GPIO trên các thiết bị đó là tín hiệu tham chiếu GND. Và do đó, rõ ràng là tại sao nhiều công tắc tải sử dụng các thành phần loại đồng bộ hóa với đầu vào được tham chiếu GND.

Về việc sử dụng NPN thay vì PNP, câu trả lời của Michael Karas là chính xác: bạn muốn các tín hiệu điều khiển tham chiếu mặt đất vì các bóng bán dẫn loại N thường có các đặc tính tốt hơn so với các loại tương đương loại P.

Về các phần khác trong câu hỏi của bạn: Darlington không chia sẻ dòng điện giữa hai bóng bán dẫn 50-50. Tín hiệu mà tín hiệu đầu vào đến trên cơ sở mang khoảng 1% dòng điện qua nó (giả sử beta là 100; hầu hết các NPN mạch tích hợp có betas cao hơn nhiều (~ 250) do đó tỷ lệ này thậm chí còn thấp hơn). Do đó, các bóng bán dẫn khác mang 99% + dòng điện điều khiển.

Đây là một điều tốt, không phải là một điều xấu. Các cặp Darlington tích hợp được cấu hình theo bố cục vật lý với chênh lệch kích thước đáng kể, sao cho bóng bán dẫn ổ đĩa chính có diện tích tiếp giáp lớn hơn nhiều so với đầu tiên, cho phép CE kháng thấp hơn đối với dòng điện thấp hơn và khả năng xử lý dòng tối đa cao hơn nhiều. Điều này là không cần ghép song song nhiều bóng bán dẫn, có thể gây ra sự phân tách dòng không đồng đều do sự khác biệt của thiết bị, ngay cả trên các mạch tích hợp.

Cuối cùng, NPN Darlington có thể được xây dựng dễ dàng trên một mạch tích hợp hiệu quả như một bóng bán dẫn đơn; chúng chia sẻ cùng một vùng collector nhưng có các vùng cơ sở / emitter nhúng khác nhau (với sự khác biệt về kích thước tôi đã đề cập trước đó). Kết nối bộ phát của cái nhỏ hơn với cái đế lớn hơn là chuyện nhỏ. Tôi khá chắc chắn đây là những gì được thực hiện trên các mảng đa Darlington tích hợp, ví dụ như loạt ULN2k (Tôi không có chi tiết truy cập nữa, nhưng tôi đã thấy một số cách này khi quay lại nghiên cứu về công cụ này).

Trong cấu hình Darlington, dòng cơ sở của bóng bán dẫn lớn hơn giúp điều khiển tải và tự điều chỉnh. Nếu một người cần lái một tải 10 amp và muốn tránh giả sử beta lớn hơn 40, thì người ta sẽ cần có thể lái cơ sở của bóng bán dẫn lớn với 250mA. Để có được 250mA đó, người ta sẽ cần phải lái cơ sở của bóng bán dẫn nhỏ với 7mA. Sử dụng cấu hình Darlington, nếu tải rút ra 10A, 9.75A sẽ chảy qua bộ thu của bóng bán dẫn lớn và 250mA sẽ chảy qua bóng bán dẫn nhỏ vào đế của cái lớn. 7mA được điều khiển vào đế của bóng bán dẫn nhỏ sẽ bị "lãng phí". Nếu tải giảm xuống 10mA, cơ sở của bóng bán dẫn nhỏ vẫn tiêu thụ 7mA, nó sẽ đi qua đế của bóng bán dẫn lớn,

Trong hầu hết các cấu hình khác, việc sắp xếp cho bóng bán dẫn lớn có sẵn 250mA trên cơ sở khi cần sẽ có nghĩa là 250mA sẽ được đưa vào đế của bóng bán dẫn lớn ngay cả khi không cần thiết. Trong trường hợp tải được yêu cầu là 10A, điều đó sẽ không thành vấn đề, nhưng trong trường hợp tải có thể yêu cầu bất cứ thứ gì từ 10uA đến 10A, lãng phí 250mA vào những thời điểm khi tải yêu cầu 10mA có thể không mong muốn.

Bạn có thể tự mình nhìn thấy từ sơ đồ của mình rằng mạch dưới cần truy cập vào đường ray điện, trong khi công tắc phía thấp thuần túy có thể được đóng gói sẵn mà không cần kết nối đó.