Transistor Electronic Switch - Prinsipyo ng Operasyon at Schematic

Sa mga pulse device madalas kang makakahanap ng mga transistor switch. Ang mga switch ng transistor ay matatagpuan sa mga flip-flop, switch, multivibrator, blocking generator, at iba pang mga electronic circuit. Sa bawat circuit, ang transistor switch ay gumaganap ng function nito, at depende sa mode ng operasyon ng transistor, ang circuit ng switch sa kabuuan ay maaaring magbago, ngunit ang pangunahing schematic diagram ng transistor switch ay ang mga sumusunod:

Mayroong ilang mga pangunahing mode ng pagpapatakbo ng transistor switch: normal active mode, saturation mode, cut-off mode, at active reverse mode. Kahit na ang transistor switch circuit ay karaniwang isang karaniwang emitter transistor amplifier circuit, ang circuit na ito ay naiiba sa function at mode mula sa isang tipikal na amplifier.

Sa isang pangunahing aplikasyon, ang transistor ay nagsisilbing isang mabilis na switch, at ang pangunahing static na estado ay dalawa: ang transistor ay naka-off at ang transistor ay naka-on. Latched State — Nakabukas na estado kapag ang transistor ay nasa cutoff mode.Sarado na estado - ang saturation state ng transistor o isang estado na malapit sa saturation, kung saan nakabukas ang transistor. Kapag ang transistor ay lumipat mula sa isang estado patungo sa isa pa, ito ay isang aktibong mode kung saan ang mga proseso sa cascade ay hindi linear.

Ang mga static na estado ay inilarawan ayon sa mga static na katangian ng transistor. Mayroong dalawang mga katangian: ang pamilya ng output - ang pag-asa ng kasalukuyang kolektor sa boltahe ng kolektor-emitter at ang pamilya ng pag-input - ang pag-asa ng kasalukuyang base sa boltahe ng base-emitter.

Ang cutoff mode ay nailalarawan sa pamamagitan ng biasing ng dalawang pn junctions ng transistor sa tapat na direksyon, at mayroong malalim na cutoff at mababaw na cutoff. Ang malalim na breakdown ay kapag ang boltahe na inilapat sa mga junction ay 3-5 beses na mas mataas kaysa sa threshold at may kabaligtaran na polarity sa operating one. Sa ganitong estado, ang transistor ay bukas, at ang mga alon sa mga electrodes nito ay napakaliit.

Sa isang mababaw na break, ang boltahe na inilapat sa isa sa mga electrodes ay mas mababa at ang mga electrode currents ay mas mataas kaysa sa isang malalim na break, na may resulta na ang mga alon ay nakadepende na sa inilapat na boltahe ayon sa mas mababang curve ng output na katangian ng pamilya , ang curve na ito ay tinatawag na «limiting characteristic» ...

Halimbawa, magsasagawa kami ng isang pinasimple na pagkalkula para sa key mode ng transistor na gagana sa isang resistive load. Ang isang transistor ay mananatili nang mahabang panahon sa isa lamang sa dalawang pangunahing estado: ganap na bukas (saturation) o ganap na sarado (cutoff).

Hayaang ang transistor load ay ang coil ng relay SRD-12VDC-SL-C, na ang coil resistance sa nominal na 12 V ay magiging 400 ohms.Hindi namin binabalewala ang inductive na katangian ng relay coil, hayaan ang mga developer na magbigay ng silencer upang maprotektahan laban sa mga lumilipas na emisyon, ngunit kakalkulahin namin batay sa katotohanan na ang mga relay ay mag-o-on nang isang beses at sa napakatagal na panahon. Nahanap namin ang kasalukuyang kolektor sa pamamagitan ng formula:

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

Kung saan: Ik - direktang agos ng kolektor; Usup — supply boltahe (12 volts); Ukenas - saturation boltahe ng bipolar transistor (0.5 volts); Rn - paglaban sa pagkarga (400 Ohm).

Nakukuha namin ang Ik = (12-0.5) / 400 = 0.02875 A = 28.7 mA.

Para sa katapatan, kumuha tayo ng isang transistor na may margin para sa paglilimita sa kasalukuyang at sa paglilimita ng boltahe. Magagawa ang isang BD139 sa isang pakete ng SOT-32. Ang transistor na ito ay may mga parameter na Ikmax = 1.5 A, Ukemax = 80 V. Magkakaroon ng magandang margin.

Upang makapagbigay ng collector current na 28.7 mA, dapat magbigay ng angkop na base current.Ang base current ay tinutukoy ng formula: Ib = Ik / h21e, kung saan ang h21e ay ang static na kasalukuyang transfer coefficient.

Pinapayagan ka ng mga modernong multimeter na sukatin ang parameter na ito, at sa aming kaso ito ay 50. Kaya Ib = 0.0287 / 50 = 574 μA. Kung ang halaga ng coefficient h21e ay hindi alam, para sa pagiging maaasahan maaari mong kunin ang pinakamababa mula sa dokumentasyon para sa transistor na ito.

Upang matukoy ang kinakailangang halaga ng base risistor. Ang saturation boltahe ng pangunahing emitter ay 1 volt. Nangangahulugan ito na kung ang kontrol ay isinasagawa ng isang senyas mula sa output ng isang logic microcircuit, ang boltahe na kung saan ay 5 V, pagkatapos ay upang magbigay ng kinakailangang base kasalukuyang ng 574 μA, na may isang drop sa isang 1 V transition, nakukuha namin :

R1 = (Uin-Ubenas) / Ib = (5-1) / 0.000574 = 6968 Ohm

Piliin natin ang mas maliit na bahagi (upang ang kasalukuyang ay ganap na sapat) ng karaniwang serye na 6.8 kOhm risistor.

NGUNIT, upang ang transistor ay lumipat nang mas mabilis at ang operasyon ay maaasahan, gagamit kami ng isang karagdagang risistor R2 sa pagitan ng base at ng emitter, at ang ilang kapangyarihan ay mahuhulog dito, na nangangahulugan na ito ay kinakailangan upang bawasan ang paglaban ng risistor R1. Kunin natin ang R2 = 6.8 kΩ at ayusin ang halaga ng R1:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (sa pamamagitan ng risistor R2) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

R1 = (5-1) / (0.000574 + 1/6800) = 5547 ohms.

Hayaan ang R1 = 5.1 kΩ at R2 = 6.8 kΩ.

Kalkulahin natin ang pagkawala ng switch: P = Ik * Ukenas = 0.0287 * 0.5 = 0.014 W. Ang transistor ay hindi nangangailangan ng heatsink.