• Articles
• admin

ve vaší otázce není dost informací, které by daly definitivní odpověď, ale pojďme projít kroky návrhu, abyste nejen mohli zjistit tento, ale mohli byste být lépe vybaveni k vyřešení další otázky tranzistoru, která se vám vyskytne.

Ohmův zákon

Ohmův zákon vyjadřuje vztah mezi odporem (R), proudem (I) a napětím (V): V = I * R. Takže pokud bychom měli napájení 5V a odpor 100 ohm přes to, proud I by byl V / R = 5V / 100ohm = 0.05 A = 50mA. Ve vašem konkrétním příkladu je však také IR dioda. Obvod, který popisujete s IR diodou a bez tranzistoru, vypadá takto:

simulujte toto schéma obvodu vytvořené pomocí CircuitLabNote, že jsem pro přehlednost ukázal vaše čtyři 10 ohmové rezistory jako jediný 40 ohmový odpor. V tomto obvodu je dopředné napětí kolem 1,6 V (což je pod maximálním VF 1,7 V na evidenci) a proud je kolem 85mA. Pokud používáte jinou IR diodu, budete muset najít a vyhledat její datový list, abyste získali specifika pro vaši část.

co je tranzistor?

Ano, To je řečnická otázka. Existuje mnoho způsobů, jak přemýšlet o tranzistory, ačkoli. Jedním z užitečných způsobů je považovat je za proudové zesilovače. Zisk tranzistoru, specifikovaný jako hFE je zhruba poměr mezi kolektorovým proudem IC a základním proudem IB. Jedná se o velmi zjednodušující způsob uvažování o tom, ale je to ve skutečnosti stále užitečné v praxi. To je IB * hFE = IC (přibližně). Skutečná hodnota hFE se liší, ale typická hodnota je 100 nebo více.

další věc, kterou si pamatujete, je IB + IC = IE; veškerý proud protéká emitorem. To je rozděleno mezi základnu (malý) a kolektor (většina proudu). Směr proudu závisí na tom, zda je tranzistor PNP nebo NPN. 2N2222 je NPN tranzistor, což je také běžnější druh bipolárního tranzistoru, takže zbytek diskuse bude předpokládat NPN. Všechno je většinou stejné pro tranzistor PNP, kromě toho, že proudy a napětí jsou obráceny vzhledem k tranzistoru NPN.

použití tranzistoru jako spínače

to, co často chceme od tranzistoru, jako ve vašem případě, je, aby fungoval jako spínač. Chceme to „Zapnuto“, pokud je vstupní napětí vysoké a „vypnuto“, pokud je vstupní napětí nízké. Existuje lineární oblast, ve které tranzistory působí lineárně jako proudový zesilovač popsaný výše. To je užitečné, pokud používáte tranzistor jako analogový zesilovač signálu. Pokud však hledáme binární operaci zapnutí / vypnutí, nemáme zájem o lineární rozsah. Ve skutečnosti, snažíme se tomu vyhnout a provozovat tranzistor pouze v jedné ze dvou oblastí: cut-off a nasycení. Typické uspořádání pro řízení z portu GPIO (pro jakýkoli procesor) vypadá takto:

simulujte tento obvod

výpočet zatěžovacího odporu

odpor R2 představuje zátěž. Ve vašem případě je zátěží IR dioda, a může být zapotřebí jakýkoli odpor omezující proud. Můžeme to spočítat jako první.

napětí a proud pro IR diodu, jak je uvedeno výše, můžeme získat z datového listu. V evidenci je uvedeno, že maximální trvalý proud je 100mA (v evidenci může být uvedeno jiné číslo). Takže můžeme začít s tím. Mohli bychom použít 3.3 v Vcc nebo 5V VCC. Řekněme 5V. napětí přes diodu bude podle datasheetu menší než 1,7 V, takže 5V-1,7 v = 3,3 V.

dále se podíváme na datasheet pro tranzistor 2N2222 a vyhledáme at vce(sat), což znamená napětí od kolektoru k emitoru, když je tranzistor v sytosti (plně zapnutý). To je 0.3V při IC=150mA podle datového listu, který je dostatečně blízko k našemu cíli 100mA k použití. Takže 3,3 V-0,3 v = 3,0 V. takže nyní 3,0 v / 100mA = 30 ohmů. Můžete použít tři z vašich 10 ohmových odporů nebo jeden 33 ohmový odpor(což je nejbližší standardní hodnota). Doporučil bych to však trochu zvýšit, aby IR dioda nepracovala na absolutním limitu. Můžeme přistoupit k další standardní hodnotě, která je 39 ohmů.

výpočet vstupního odporu

vzhledem k tomu, že jsme určili kolektorový proud (kolem 100mA), můžeme vypočítat minimální základní proud pomocí HFE tranzistoru, pokud je to jediná hodnota, kterou máme. Takže 100mA / 100 = 1mA. Hodnota hFE však není tak užitečná, když se pokoušíte řídit tranzistor do saturace. Je to proto, že hFE má smysl pouze v lineárním rozsahu zařízení, ve kterém se více základního proudu promítá do proporcionálně většího kolektorového proudu. Protože chceme řídit tranzistor do saturace, což je oblast, ve které více základního proudu nevede k většímu kolektorovému proudu (protože je nasycený), musíme přidat faktor, abychom se ujistili, že je poháněn až k saturaci. Můžeme libovolně zvolit hodnotu 5 až 10 nebo tak. Takže 10x multiplikátor by nám dal 10mA. GPIO Pi je schopen dodat, že, ale pojďme udělat výpočet jiným způsobem namísto.

VBE(sat) je základní napětí emitoru, když je tranzistor v saturaci. Datový list udává minimální hodnotu 0.6V (což je velmi typické) a maximální hodnota 1,5 V při základním proudu 15mA. Pokud Pi dodává 3.3 V, když je kolík poháněn vysoko, pak napětí přes vstupní odpor je 3.3 V-0.6 v = 2.7 v. 2.7 v / 15mA = 180 ohmů, což je náhodou také standardní hodnota. Výsledný obvod vypadá takto:

simulujte tento obvod

několik důležitých statických (DC) simulačních výsledků pro tento obvod je:

V(R1.nA) = 739.5 mVI(R1.nA) = -14.23 mAI(R2.nA) = 83.48 mAV(D1.nA)-V(D1.nK) = 1.656 V

vidíme, že vstupní proud je podle výpočtu asi 15 mA a diodový proud je 83.48 mA (pohodlně méně než maximální 100mA). Pokles napětí diody je 1,656 V, což je blízko, ale menší než maximální 1,7 V. pro nějakou dodatečnou bezpečnostní rezervu byste mohli dále zvýšit hodnotu odporu omezujícího proud R2.

Všimněte si také, že se to blíží maximálnímu specifikovanému proudu pro Pi, takže budete muset naprogramovat konkrétní port pro tolik proudu (proud je určen od 2mA do 16mA).

závěr

výpočet hodnot rezistoru je vícestupňový proces, který využívá data z datových listů jak pro zatížení, tak pro použitý tranzistor. Vyžaduje pouze nějakou jednoduchou matematiku, kterou lze snadno provést ručně. Doufám, že tato odpověď nejen odpovídá na vaši konkrétní otázku, ale může být také zaměstnána ostatními, kteří chtějí dělat své vlastní návrhy.