• Articles
• admin

a kérdésében nincs elég információ a végleges válasz megadásához, de menjünk át a tervezési lépéseken, hogy ne csak kitaláljuk ezt, de lehet, hogy jobban fel van szerelve a következő tranzisztor kérdés megoldására.

Ohm törvénye

Ohm törvénye az ellenállás (R), az áram (I) és a feszültség (V) kapcsolatát fejezi ki: V = I * R. Tehát, ha lenne egy 5V-os tápellátás és egy 100 ohm ellenállás rajta, az áram I lenne V / R = 5V / 100ohm = 0,05 a = 50mA. Az Ön konkrét példájában azonban van egy IR dióda is. Az IR diódával leírt áramkör, tranzisztor nélkül, így néz ki:

szimulálja ezt az áramkört-a Circuitlab használatával létrehozott Vázlatosvegye figyelembe, hogy az egyértelműség érdekében a négy 10 ohmos ellenállását egyetlen 40 ohmos ellenállásként mutattam be. Ebben az áramkörben az előremenő feszültség 1,6 V körül van (ami az adatlaponként 1,7 V maximális VF alatt van), az áram pedig 85 ma körül van. Ha más IR diódát használ, akkor meg kell találnia és meg kell keresnie az adatlapot, hogy megkapja a részleteket.

mi az a tranzisztor?

Igen, ez egy költői kérdés. A tranzisztorokról azonban sokféle módon lehet gondolkodni. Az egyik hasznos módszer az, ha jelenlegi erősítőként gondolunk rájuk. A HFE-ként meghatározott tranzisztor nyeresége nagyjából az IC kollektoráram és az IB alapáram közötti arány. Ez egy nagyon leegyszerűsített gondolkodásmód, de valójában még mindig hasznos a gyakorlatban. Ez IB * hFE = IC (hozzávetőlegesen). A hFE tényleges értéke változó, de egy tipikus érték 100 vagy több.

a következő dolog, amire emlékezni kell, az IB + IC = IE; az összes áram átfolyik az emitteren. Ez megoszlik az alap (apró) és a kollektor (a legtöbb áram) között. Az áram iránya attól függ, hogy a tranzisztor PNP vagy NPN. A 2N2222 egy NPN tranzisztor, amely szintén a bipoláris tranzisztor gyakoribb típusa, tehát a vita további része az NPN-t feltételezi. A PNP tranzisztoroknál minden nagyjából ugyanaz, kivéve, hogy az áramok és feszültségek megfordulnak egy NPN tranzisztorhoz képest.

tranzisztor használata kapcsolóként

amit gyakran akarunk egy tranzisztortól, mint az Ön esetében, az az, hogy kapcsolóként működjön. Azt akarjuk, hogy” be”, ha a bemeneti feszültség magas,” ki”, ha a bemeneti feszültség alacsony. Van egy lineáris régió, amelyben a tranzisztorok lineárisan működnek, mint a fent leírt áramerősítő. Ez akkor hasznos, ha tranzisztort használ analóg jelerősítőként. Ha azonban bináris be/ki műveletet keresünk, akkor nem érdekel a lineáris tartomány. Valójában arra törekszünk, hogy elkerüljük, és a tranzisztort kizárólag a két régió egyikében működtessük: cut-off és telítettség. A GPIO portról történő meghajtás tipikus elrendezése (bármely processzor esetében) így néz ki:

szimulálja ezt az áramkört

terhelési ellenállás kiszámítása

az R2 ellenállás képviseli a terhelést. Az Ön esetében a terhelés az IR dióda, és bármilyen áramkorlátozó ellenállásra lehet szükség. Ezt először ki tudjuk számolni.

az IR dióda feszültségét és áramát, amint azt fentebb említettük, az adatlapból kaphatjuk meg. Az adatlap azt mondja, hogy a maximális folyamatos áram 100mA (az adatlap más számot is megadhat). Szóval kezdhetjük ezzel. Használhatunk 3.3 V Vcc-t vagy 5 V Vcc-t. Tegyük fel, hogy 5V. a diódán keresztüli feszültség az adatlap szerint kevesebb, mint 1,7 V, tehát 5V – 1,7 V = 3,3 V.

ezután megnézzük a 2n2222 tranzisztor adatlapját, és felnézzük a VCE-t(sat), ami azt jelenti, hogy a kollektortól az emitterig terjedő feszültség, amikor a tranzisztor telítettségben van (teljesen be van kapcsolva). Ez 0.3V IC = 150mA az adatlap szerint, amely elég közel van a 100mA-os célunkhoz. Tehát 3,3 V-0,3 V = 3,0 V. tehát most 3,0 V/100mA = 30 ohm. Használhat három 10 ohmos ellenállását vagy egyetlen 33 ohmos ellenállást (ami a legközelebbi standard érték). Azt javaslom azonban, hogy növelje ezt egy kicsit, hogy az IR dióda ne működjön abszolút határán. Mi lehet fokozni a következő standard érték, amely 39 Ohm.

bemeneti ellenállás kiszámítása

tekintettel arra, hogy meghatároztuk a kollektoráramot (körülbelül 100mA), a tranzisztor hFE-jének felhasználásával kiszámíthatjuk a minimális alapáramot, ha ez az egyetlen számunk. Tehát 100mA / 100 = 1mA. A hFE értéke azonban nem igazán olyan hasznos, ha megpróbálja a tranzisztort telítettségbe vezetni. Ez azért van, mert a hFE csak az eszköz lineáris tartományában értelmezhető, amelyben a több alapáram arányosan több kollektoráramot jelent. Mivel a tranzisztort telítettségbe akarjuk vezetni, amely egy olyan régió, amelyben a több alapáram nem eredményez több kollektoráramot (mert telített), hozzá kell adnunk egy tényezőt, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy egészen a telítettségig vezet. Önkényesen választhatunk egy értéket 5 nak nek 10 vagy úgy ehhez. Tehát egy 10x szorzó 10mA-t adna nekünk. A Pi GPIO-ja képes erre, de inkább más módon végezzük el a számítást.

a VBE(sat) az emitter feszültségének alapja, amikor a tranzisztor telítettségben van. Az adatlap minimális értéke 0.6V (ami nagyon jellemző), maximális értéke 1,5 V 15mA alapáram mellett. Ha a Pi 3,3 V-ot szolgáltat, amikor a csapot magasra hajtják, akkor a bemeneti ellenállás feszültsége 3,3 V – 0,6 V = 2,7 V. 2,7 V / 15mA = 180 Ohm, ami véletlenül szintén standard érték. A kapott áramkör így néz ki:

szimulálja ezt az áramkört

néhány fontos statikus (DC) szimulációs eredmény erre az áramkörre:

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

látjuk, hogy a bemeneti áram körülbelül 15mA, a számítás szerint, a dióda áram pedig 83.48 mA (kényelmesen kevesebb, mint a maximális 100mA). A dióda feszültségcsökkenése 1,656 V, amely közel van, de kevesebb, mint a maximális 1,7 V. néhány további biztonsági tartalék esetén tovább növelheti az R2 áramkorlátozó ellenállás értékét.

vegye figyelembe azt is, hogy ez közel áll a Pi maximális megadott áramához, ezért az adott portot annyi áramra kell programoznia (az áram 2MA-tól 16mA-ig van megadva).

következtetés

az ellenállás értékeinek kiszámítása egy többlépcsős folyamat, amely az adatlapokból származó adatokat használja mind a terheléshez, mind a használt tranzisztorhoz. Csak néhány egyszerű matematikát igényel, amelyet könnyen kézzel lehet elvégezni. Remélem, hogy ez a válasz nemcsak az Ön konkrét kérdésére ad választ, hanem mások számára is alkalmazható, akik saját terveket szeretnének készíteni.