ต้องการความช่วยเหลือในการคำนวณความต้านทานสำหรับฐานทรานซิสเตอร์

ฉันมีรีเลย์ 12VDC / 40A สำหรับยานยนต์ ( แผ่นข้อมูล ) ที่ฉันต้องการใช้กับ Arduino ของฉัน จากการสอนฉันกำลังติดตาม ( ลิงก์ ) ฉันต้องการทรานซิสเตอร์ตัวต้านทานและไดโอด ฉันไม่ใช่วิศวกรไฟฟ้าดังนั้นฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับชิ้นส่วนและการคำนวณที่ฉันทำ

สำหรับการเริ่มต้นความต้านทานขดลวดรีเลย์คือ 90 + -10% โอห์มต่อแผ่นข้อมูล ดังนั้นฉันจึงดำเนินการคำนวณกระแสปัจจุบัน

แรงดันไฟฟ้า = ต้านทาน * ปัจจุบัน

ปัจจุบัน = แรงดันไฟฟ้า / ความต้านทาน

ปัจจุบัน = 12V / 90

โอห์มปัจจุบัน = 133mA

สำหรับทรานซิสเตอร์ฉันสามารถรับ 2N3904 หรือ 2N4401 ณ จุดนี้ฉันต้องคำนวณความต้านทานสำหรับฐานของทรานซิสเตอร์ ในการกวดวิชาดังต่อไปนี้

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 โอห์ม

2N3904 แผ่นข้อมูลระบุว่า H (fe) คือ 30-300 เมื่อ lc = 100mA (ของฉันคือ 130mA) และ Vce = 1V ณ จุดนี้ฉันไม่มีเงื่อนงำสิ่งที่เกิดขึ้นดังนั้นฉันต้องการความช่วยเหลือ

แก้ไข: นี่คือสิ่งที่ฉันลงเอยด้วย RLY1 ในรูปเป็น 12VDC / 40A ( ลิงค์ )

มาออกแบบกรณีที่เลวร้ายที่สุดนั่นคือวิธีปฏิบัติที่ดี

$Ic = 133\text{mA}$

$h_{FE} = 30$ # ตามแผ่นข้อมูลขั้นต่ำ 30 ซึ่งโดยปกติจะดีกว่ามาก @ Ic = 100mA

คุณสามารถคำนวณ Ib ได้ทันที:

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

$V_{BE,SAT} = 0.95$ # แผ่นข้อมูลการจับคู่ที่ใกล้ที่สุดคือ 50mA ค่าสูงสุดค่าจริงอาจต่ำกว่ามาก (0.65V)

ทีนี้ลองคำนวณความต้านทานชุดฐาน นี่เท่ากับแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานหารด้วยกระแสไฟฟ้าผ่านมัน กระแสไฟฟ้าผ่านตัวต้านทานจะเหมือนกับกระแสไฟฟ้าพื้นฐาน แรงดันไฟฟ้าข้ามมันคือแรงดันไฟฟ้าราง (5V) ลดลงเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าจากเบสถึงอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ V (CE, sat)

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

ด้วยวิศวกรรมเคสที่แย่ที่สุดทั้งหมดมาที่นี่เพียงครั้งเดียวลองปัดมันขึ้นไปตามค่าตัวต้านทาน E12 ที่ใกล้ที่สุดที่1kΩ (หรือ820Ωสำหรับวิศวกรรมเคสที่แย่ที่สุดมันจะทำงานด้วย)

คุณถูกต้องแล้วที่รีเลย์คอยล์ดูเหมือนจะต้องการขนาด 133 mA อย่างไรก็ตามนั่นไม่ใช่กรณีที่เลวร้ายที่สุดและถือว่า 12 V นั้นถูกนำไปใช้กับขดลวด อย่างไรก็ตามนั่นเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีจากนั้นเราจะโยนอีก 2 ส่วนในภายหลัง

สมมติว่าได้รับการรับประกันขั้นต่ำของทรานซิสเตอร์ที่คุณจะใช้คือ 50 นั่นหมายความว่ากระแสไฟฟ้าพื้นฐานต้องมีอย่างน้อย 133 mA / 50 = 2.7 mA หากเอาต์พุตดิจิตอลของคุณคือ 5 V จะมีค่าประมาณ 4.3 V ต่อตัวต้านทานพื้นฐานหลังจากพิจารณาการลดลงของทรานซิสเตอร์ BE 4.3 V / 2.7 mA = 1.6 kΩ หากต้องการเว้นระยะขอบให้ใช้ประมาณครึ่งหนึ่ง ค่าทั่วไปของ 820 Ωน่าจะดี

ตอนนี้กลับมาตรวจสอบอีกครั้งเพื่อดูว่าเอาต์พุตดิจิตอลต้องมีอะไรบ้าง 4.3 V / 820 Ω = 5.2 mA เอาต์พุตดิจิตอลจำนวนมากสามารถระบุแหล่งที่มาได้ แต่คุณต้องตรวจสอบว่าคุณทำได้หรือไม่ หากไม่สามารถทำได้คุณต้องมีโทโพโลยีอื่น

เนื่องจากคุณกำลังใช้ทรานซิสเตอร์ในการกำหนดค่าการเปลี่ยนแบบอิ่มตัวมันก็โอเคถ้าคุณปั๊มกระแสฐานมากขึ้นในส่วนที่จำเป็นสำหรับปริมาณของตัวสะสมกระแสไฟฟ้าที่คุณตั้งใจจะจมผ่านอุปกรณ์จากขดลวดรีเลย์

นั่นเป็นข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติของกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่คุณสามารถฉีดได้ในกรณีของ 2N3904 / 2N4401 ข้อ จำกัด นั้นไม่ได้ระบุไว้อย่างชัดเจนเสมอในแผ่นข้อมูลสำหรับชิ้นส่วน แต่ฉันสามารถบอกคุณได้จากประสบการณ์ว่าอยู่ในช่วง 5-6 mA

สำหรับการออกแบบการสลับคุณอาจต้องการวางแผนการรับประกันขั้นต่ำ Hfe บวกด้วยส่วนต่าง ดังนั้นสมมติว่าคุณเลือก 25 เป็นกรณีที่เลวร้ายที่สุดในการทำงาน Hfe ด้วยตัวสะสมกระแสไฟที่ต้องการ 133mA และ Hfe 25 จะส่งผลให้ปัจจุบันฐานการทำงานของ 5.32mA ดูเหมือนว่าจะอยู่ในพื้นที่ตกลงสำหรับประเภททรานซิสเตอร์เหล่านี้

ดูเหมือนว่าคุณตั้งใจจะขับฐานจากสัญญาณ 5V ด้วย Vbe เล็กน้อย 0.7V ที่จะทำให้คุณตกหล่น 4.3V ผ่านตัวต้านทานพื้นฐาน ความต้านทานในการ จำกัด กระแสไฟฟ้า 5.32mA ที่ 4.3V อยู่ที่ประมาณ 800 ohms ใช้ตัวต้านทานฐานค่า 820 ohm

หมายเหตุสุดท้าย หากคุณกำลังขับรถโดยตรงจากขาออก MCU MCU อาจไม่สามารถแหล่ง 5.32mA ที่ระดับเอาท์พุท 5V เช่นเอาท์พุท MCU จะหล่นลงมาจาก 5V สิ่งนี้จะลดกระแสฐานบางส่วน แต่เนื่องจากเราคำนวณโดยใช้กรณีที่แย่ที่สุด Hfe รีเลย์ไดรฟ์จะยังคงทำงานได้สำหรับทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่ที่คุณจะหยิบออกมาจากกระเป๋า

แน่นอนคุณสามารถใส่ในปัจจุบันมากยิ่งขึ้นในฐานของทรานซิสเตอร์กว่าที่ส่อให้เห็นถึงความต้องการในปัจจุบันเก็บและ{} ในความเป็นจริงคุณจำเป็นต้องทำสิ่งนี้เพื่อให้แน่ใจว่าภายใต้สภาพการใช้งานปกติวงจรจะยังคงทำงานตามที่คาดไว้$h_{fe}$

มีข้อ จำกัด - แผ่นข้อมูลสำหรับทรานซิสเตอร์อาจบอกคุณว่ากระแสฐานสูงสุดแน่นอนคือ (พูด) 50 mA - คุณไม่ต้องการที่จะไปสูงถ้าความต้องการในปัจจุบันของนักสะสมและบ่งบอกถึง 50 . เพื่อให้เลือก 500สิ่งนี้มีแนวโน้มที่จะครอบคลุมเหตุการณ์ทั้งหมด μ A μ $h_{fe}$$\mu A$$\mu A$

อย่างไรก็ตามคุณจำเป็นต้องออกกำลังถ้าวงจรขับฐานนั้นสามารถจ่ายกระแสอย่างต่อเนื่องที่คุณตัดสินใจได้ อีกครั้งแผ่นข้อมูลจะแจ้งให้คุณทราบและคุณไม่ต้องการแล่นเรือใกล้หมายเลขนี้มากเกินไปไม่เช่นนั้นคุณอาจลดความน่าเชื่อถือของชิป

มีการพิจารณาอีกด้วย อุปกรณ์ CMOS จำนวนมากจะระบุว่ามีกระแสเอาต์พุตสูงสุดคือ (พูด) 20 mA แต่พวกเขาจะระบุสถานะกระแสไฟสูงสุดของ (พูด) 100 mA นี่เป็นเรื่องปกติถ้าชิปขับ 3 เอาต์พุต แต่จะทำอย่างไรถ้าชิปเป็นบัฟเฟอร์ฐานแปด ตรวจสอบเอาต์พุตปัจจุบันต่อขาอย่างแนบเนียนและตรวจสอบกระแสไฟของแหล่งจ่ายไฟซ้ำ - อาจมีข้อ จำกัด เกี่ยวกับเรื่องนี้ที่ป้องกันไม่ให้หมุด o / p ทั้งหมดดันออก 20 mA

Ib = Ic / hfe (ละเอียด)

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

อืมม! Ic = .13 A ไม่ใช่ 0.03 และฉันจะใช้ hfe ประมาณ 50 แทนที่จะเป็น 75 (โดยทั่วไปทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็กจะมีค่าอย่างน้อยนี้) ซึ่งจะให้ Ib = 0.0026 หรือ 2.6mA

สำหรับอินพุต 5V แรงดันตกคร่อมของตัวต้านทานอินพุตจะเป็น 5 - 0.6V = 4.4V (โปรดจำไว้ว่าการปล่อยแรงดันไฟฟ้าของฐานต้องการประมาณ 0.6V ก่อนที่จะเปิดทรานซิสเตอร์) สิ่งนี้จะช่วยให้

                Rb = 4.4/0.0026 = 1k7

ทีนี้นี่เป็นค่าสูงสุดสำหรับตัวต้านทานพื้นฐานดังนั้นเลือกความต้านทานค่ามาตรฐานด้านล่างว่า 1k5 หรือ 1k0

ฉันต้องการแชร์ลิงก์นี้มันมีข้อมูลที่ดีเกี่ยวกับการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในโลกแห่งความเป็นจริง ดูส่วนที่ 7ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมสารบัญ