트랜지스터베이스의 저항 계산에 도움이 필요

Arduino와 함께 사용하려는 3 개의 12VDC / 40A 자동차 릴레이 ( 데이터 시트 )가 있습니다. 내가 따르는 튜토리얼 ( 링크 )을 기반으로 트랜지스터, 저항 및 다이오드가 필요합니다. 나는 전기 기술자가 아니므로 내가 만든 부품과 계산에 대해 확신이 없습니다.

시작시 릴레이 코일 저항은 데이터 시트 당 90 + -10 % Ohm입니다. 전류 흐름을 계산하여 진행합니다.

전압 = 저항 * 현재

전류 = 전압 / 저항

전류 = 12V / 90

옴 전류 = 133mA

트랜지스터의 경우 2N3904 또는 2N4401을 얻을 수 있습니다. 이 시점에서 트랜지스터베이스의 저항을 계산해야합니다. 튜토리얼에서 다음과 같이

hfe = IC / IB

Ib = Ic / hfe

Ib = 0.03 A / 75 Ib = 0.0004 A => 0.4 mA

R1 = U / Ib

R1 = 5V / 0.0004 A

R1 = 12500 옴

2N3904 데이터 시트에 따르면 lc = 100mA (광산은 130mA)이고 Vce = 1V 인 경우 H (fe)는 30-300입니다. 이 시점에서 나는 무슨 일이 일어나고 있는지 전혀 알지 못하므로 도움이 필요합니다.

편집 : 여기 내가 끝내는 것이 있습니다. 그림의 RLY1은 12VDC / 40A입니다 ( 링크 ).

최악의 경우를 디자인 해 봅시다. 좋은 습관입니다.

$Ic = 133\text{mA}$

$h_{FE} = 30$데이터 시트 최소 30 에 따르면 #가 훨씬 우수합니다. @ Ic = 100mA

이제 Ib를 계산할 수 있습니다.

$I_b = \dfrac{I_c}{h_{FE}} = \dfrac{133\text{mA}}{30} = 4.43\text{mA}$

$V_{BE,SAT} = 0.95$ # 데이터 시트, 가장 일치하는 항목은 50mA입니다. 최대 값, 실제 값은 훨씬 낮을 것입니다 (0.65V)

이제 기본 직렬 저항을 계산해 봅시다. 이것은 저항의 전압을 저항을 통한 전류로 나눈 값과 같습니다. 저항을 통한 전류는 기본 전류와 동일합니다. 이를 가로 지르는 전압은 트랜지스터 V (CE, sat)의베이스-이미 터 전압에 의해 감소 ​​된 레일 전압 (5V)이다.

$R_B = \dfrac{U_{R_b}}{I_b} = \dfrac{V_{CC} - V_{BE}}{I_B} = \dfrac{5 - 0.95}{4.43/1000} = 913\Omega$

최악의 엔지니어링을 모두 여기까지 한 번만 수행하면 가장 가까운 E12 저항 값인 1kΩ (또는 최악의 엔지니어링의 경우 820Ω)으로 반올림하면됩니다.

릴레이 코일에는 공칭 133mA가 필요한 것 같습니다. 그러나 이는 최악의 상황이 아니며 코일에 12V가인가 된 것으로 가정합니다. 그럼에도 불구하고, 그것은 시작하기에 좋은 곳입니다. 그러면 우리는 나중에 2 마진을 버릴 것입니다.

사용할 트랜지스터의 최소 보장 이득이 50이라고 가정 해 봅시다. 이는베이스 전류가 133mA / 50 = 2.7mA 이상이어야한다는 것을 의미합니다. 디지털 출력이 5V이면 트랜지스터의 BE 드롭을 고려한 후 기본 저항에 대해 약 4.3V가됩니다. 4.3 V / 2.7 mA = 1.6 kΩ. 여백을 남기려면 약 절반을 사용하십시오. 공통 값 820Ω이 양호해야합니다.

이제 디지털 출력이 무엇을 공급해야하는지 다시 확인하십시오. 4.3 V / 820 Ω = 5.2 mA 많은 디지털 출력이 소스를 제공 할 수 있지만 가능한지 확인해야합니다. 그렇지 않은 경우 다른 토폴로지가 필요합니다.

포화 스위칭 구성에서 트랜지스터를 사용하고 있으므로 릴레이 코일에서 장치를 통해 싱크하려는 콜렉터 전류의 양에 실제로 필요한 것보다 더 많은 기본 전류를 부품에 펌핑해도 괜찮습니다.

이는 2N3904 / 2N4401의 경우에 주입 할 수있는 최대베이스 전류에 대한 실질적인 제한입니다. 이 한계는 부품의 데이터 시트에 항상 명시 적으로 언급되어 있지는 않지만 경험상 5 ~ 6 mA 범위에 있음을 알 수 있습니다.

스위칭 설계의 경우 최소 보장 Hfe와 마진을 계획 할 수 있습니다. 따라서 Hfe를 작동시키는 최악의 경우 25를 선택했다고 가정 해 봅시다. 필요한 컬렉터 전류가 133mA이고 Hfe가 25이면 작동 기본 전류는 5.32mA입니다. 이것은 이러한 트랜지스터 유형의 OK 영역에있는 것 같습니다.

베이스를 5V 신호에서 구동하려고합니다. 공칭 Vbe가 0.7V이므로 기본 저항에 4.3V의 전압 강하가 발생합니다. 4.3V에서 5.32mA로 전류를 제한하는 저항은 약 800 옴입니다. 820 ohm 표준 값 기본 저항기를 사용하십시오.

최종 메모. MCU 출력 핀에서 직접 구동하는 경우 MCU가 5V 출력 레벨에서 5.32mA를 소싱하지 못할 수 있습니다. 따라서 MCU 출력은 5V에서 약간 떨어집니다. 이것은 약간의베이스 전류를 줄이지 만 최악의 경우 Hfe를 사용하여 계산했기 때문에 릴레이 드라이브는 여전히 대부분의 트랜지스터에서 작동합니다.

컬렉터 전류 요구 사항 및 의해 암시되는 것보다 트랜지스터의베이스에 더 많은 전류를 넣을 수 있습니다 . 실제로 일반적으로 모든 정상 작동 조건에서 회로가 예상대로 계속 작동하도록해야합니다.$h_{fe}$

한계가 있습니다-트랜지스터의 데이터 시트는 절대 최대베이스 전류가 (예를 들어) 50 mA라고 말할 수 있습니다-컬렉터 전류 요구 사항과 50 암시 한다면 실제로 그렇게 높이고 싶지는 않습니다 . 따라서 500 선택하십시오 . 이것은 모든 사건을 다룰 것입니다. μ A μ $h_{fe}$$\mu A$$\mu A$

그러나베이스를 구동하는 회로가 결정한 전류를 지속적으로 공급할 수 있는지 확인해야합니다. 다시 한 번, 데이터 시트에 정보가 표시되며이 수치에 너무 가깝게 항해하고 싶지 않다면 칩 신뢰성이 떨어질 수 있습니다.

다른 고려 사항도 있습니다. 많은 CMOS 장치는 최대 출력 전류가 20mA이지만 최대 전력 전류가 100mA라고 표시합니다. 칩이 3 개의 출력을 구동하고 있지만 칩이 8 진 버퍼 인 경우에는 문제가되지 않습니다. 핀당 전류 출력을 실제로 확인하고 전원 공급 장치 전류를 다시 확인하십시오. 모든 o / p 핀이 20mA를 방출하지 못하게하는 제한이있을 수 있습니다.

Ib = Ic / hfe (파인)

Ib = 0.03 A / 75 Ib = 0.0004 A => 0.4 mA

흠! Ic = .13 A는 0.03이 아니며 hfe는 75가 아닌 약 50이됩니다.

5V 입력의 경우 입력 저항의 전압 강하는 5-0.6V = 4.4V가됩니다 (트랜지스터를 켜기 전에베이스 이미 터 드롭은 약 0.6V가 필요합니다).

                Rb = 4.4/0.0026 = 1k7

이제 이것은 기본 저항 의 최대 값 이므로 1k5 또는 1k0 이하의 표준 값 저항을 선택했습니다.

이 링크를 공유하고 싶습니다. 실제 전자 장치와 인터페이스하기 위해 마이크로 컨트롤러를 사용하는 방법에 대한 좋은 정보가 있습니다. 봐 파트 7 의 내용의 마이크로 컨트롤러 인터페이싱 표