Chuyển đổi nguồn 12V với tín hiệu 5V hoạt động thấp

Tôi đang cố gắng chuyển đổi 12V (tối đa 30mA) với tín hiệu từ MCU mà tôi muốn hoạt động ở mức thấp (vì vậy điện áp đầu ra là 12 V khi tín hiệu điều khiển là 0V và 0V khi tín hiệu điều khiển là 5V).

Vì tôi có rất nhiều bóng bán dẫn lưỡng cực trong tay, tôi đang tìm kiếm một giải pháp sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực. Đối với tín hiệu cao đang hoạt động, tôi đã tìm thấy câu trả lời trên trang web này có vẻ hoạt động hoàn hảo và dường như điều này có thể được điều chỉnh thành tín hiệu thấp hoạt động bằng cách thêm một bóng bán dẫn PNP khác:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Tuy nhiên, 3 bóng bán dẫn cho những gì dường như là một vấn đề khá đơn giản có vẻ hơi quá. Có một giải pháp tốt hơn?

Làm thế nào về điều này cho một ý tưởng.

Với đầu vào ở 5V, không có dòng điện nào có thể chạy qua zener (5 + 9> 12). Transitor PNP đầu ra được giữ TẮT bởi các điện trở bộ phát cơ sở (= 4k7 + 2k2) và đầu ra là 0. Khi đầu vào được kéo xuống 0V, một dòng điện nhỏ sẽ chạy qua đế và điện trở 2k2. Điểm nối của hai điện trở sẽ là 9V (điện áp zener) và cơ sở sẽ ở mức 11,4V (giả sử giảm Vbe 0,6V). Tổng dòng chảy qua cơ sở và zener (dòng chìm) sẽ được thêm vào (luật hiện hành của Kirchoff). Với các giá trị được hiển thị, dòng cơ sở sẽ là 0,5mA và dòng điện trở 1,4mA cho dòng điện chìm chỉ dưới 2mA.

Bạn có thể đạt được điều này với hai bóng bán dẫn NPN như dưới đây. Như bạn có thể thấy, bất cứ khi nào 0Vtín hiệu được đưa ra, 12Vsẽ được nhìn thấy ở đầu ra và bất cứ khi nào một tín hiệu được đưa 5Vvào đầu vào, 0Vsẽ được nhìn thấy trên đầu ra.

Hãy xem nó hoạt động như thế nào. Trước hết, hãy bắt đầu với kịch bản đầu vào 5V, hay nói cách khác là HIGH. Điều này sẽ bật Q1 ON và điện áp trên bộ thu của Q1 sẽ gần bằng với điện áp trên bộ phát của nó, đó là GND. Cơ sở của Q2 được kết nối với bộ thu của Q1, vì vậy khi có 0Vbộ thu của Q1, hay nói cách khác khi Q1 là ON, Q2 là OFF. Đó là bởi vì căn cứ của Q2 sẽ bị rút ngắn xuống đất.

Khi đầu vào là 0V, hoặc LOWQ1 sẽ không BẬT và có thể được tưởng tượng là không được kết nối. Vì vậy, dòng điện đi qua R1 sẽ bật ON Q2.

Dòng điện của Q2 được giới hạn với dòng cơ sở và hFE của nó, vì nó có thể được nhìn thấy trong phương trình dưới đây;

$I_{CQ2}=I_{BQ2}*hFE_{Q2} = \dfrac{12-0.6}{10*10^3}*300=350 mA$

Như có thể thấy, dòng điện tối đa có thể đi qua Q2 là khoảng 350mA. Nhưng điều này phụ thuộc nhiều vào hFE của bóng bán dẫn, có thể thay đổi bất cứ nơi nào từ khoảng 50 đến 300. Với hFE là 50, dòng điện có thể tối đa khoảng 60 mA, đủ cho thông số kỹ thuật của bạn. Hạ thấp R1 sẽ tăng dòng mà Q2 sẽ vượt qua.

Đây là một ý tưởng: -

Hai NPN và PNP cho giai đoạn đầu ra. Điện trở R là tùy chọn nhưng một số người thích nhìn thấy ở đó. Làm cho nó 4k7.

Với ổ đĩa logic 1 từ MCU, cơ sở của bóng bán dẫn trung gian được nối đất và do đó dòng điện thu sẽ không chảy và do đó bóng bán dẫn đầu ra sẽ bị tắt.