Transistordrift i nøkkelmodus

For å forenkle historien, kan du forestille deg transistor i form av en variabel motstand. Konklusjonen av basen er bare selve håndtaket du kan vri. I dette tilfellet endres motstanden til kollektor - emitter seksjonen. Selvfølgelig trenger du ikke å vri basen, den kan komme av. Men å bruke litt spenning på den i forhold til senderen, er selvfølgelig mulig.

Hvis spenningen ikke brukes i det hele tatt, men bare ta og lukke konklusjonene fra basen og emitteren, selv om det ikke er kort, men gjennom en motstand på flere KOhms. Det viser seg at base-emitter-spenningen (Ube) er null. Følgelig er det ingen basestrøm. Transistoren er lukket, kollektorstrømmen er ubetydelig, akkurat den samme startstrømmen. Omtrent det samme som en diode i motsatt retning! I dette tilfellet sier de at transistoren er i OFF-stilling, noe som på vanlig språk betyr at den er lukket eller låst.

Den motsatte tilstanden kalles SATURATION. Dette er når transistoren er helt åpen, slik at det ikke er noen steder å åpne lenger. Med en slik åpningsgrad er motstanden til kollektor-emitter-delen så liten at det ganske enkelt er umulig å slå på transistoren uten belastning i kollektorkretsen, den vil brenne øyeblikkelig. I dette tilfellet kan restspenningen på samleren bare være 0,3 ... 0,5V.

For å bringe transistoren til en slik tilstand, er det nødvendig å tilveiebringe en tilstrekkelig stor basestrøm ved å påføre en stor spenning Ube til den i forhold til senderen, i størrelsesorden 0,6 ... 0,7V. Ja, for et base-emitter-kryss er en slik spenning uten en begrensende motstand veldig stor. Tross alt er inngangskarakteristikken til transistoren, vist i figur 1, veldig lik den direkte grenen til diodens karakteristikk.

Figur 1. Transistorinngangskarakteristikk

Disse to tilstandene - metning og utkobling - brukes når transistoren er i nøkkelmodus som en vanlig relékontakt. Hovedpoenget med denne modusen er at en liten basestrøm styrer en stor kollektorstrøm, som er flere titalls ganger større enn basestrømmen. En stor kollektorstrøm oppnås på grunn av en ekstern energikilde, men fremdeles er strømforsterkningen, som de sier, åpenbar. Et enkelt eksempel: en liten mikrokrets tenner på en stor lyspære!

For å bestemme størrelsen på en slik forsterkning av transistoren i nøkkelmodus, brukes "strømforsterkningen i stor signalmodus". I katalogene fra er indikert med det greske bokstaven β "betta". For nesten alle moderne transistorer, når denne opererer i nøkkelmodus, er denne koeffisienten ikke mindre enn 10 ... 20 β bestemt som forholdet mellom maksimal mulig kollektorstrøm og minst mulig basestrøm. Størrelsen er dimensjonsløs, bare "hvor mange ganger."

ß ≥ Ic / Ib

Selv om basestrømmen er mer enn nødvendig, er det ingen spesielle problemer: transistoren vil fortsatt ikke kunne åpne mer. Derfor er den i metningsmodus. I tillegg til konvensjonelle transistorer, brukes Darlington eller sammensatte transistorer for å operere i nøkkelmodus. Deres "superbetta" kan nå 1000 eller flere ganger.

Slik beregner du driftsmodus for nøkkeltrinn

For ikke å være helt ubegrunnet, la oss prøve å beregne driftsmodusen til nøkkeltrinnet, hvis krets er vist i figur 2.

Figur 2

Oppgaven til denne kaskaden er veldig enkel: slå av og på lyspæren. Selvfølgelig kan belastningen være hva som helst - en reléspole, en elektrisk motor, bare en motstand, men du vet aldri hva. Lyspæren ble tatt bare for å gjøre eksperimentet klart, for å forenkle det. Oppgaven vår er litt mer komplisert. Det er nødvendig å beregne verdien av motstanden Rb i basiskretsen slik at pæren brenner til full varme.

Slike pærer brukes til å belyse instrumentpanelet i husbiler, så det er enkelt å finne det. KT815-transistoren med en samlestrøm på 1,5A er ganske passende for en slik opplevelse.

Det mest interessante i hele denne historien er at det ikke tas hensyn til spenninger i beregningene, så lenge betingelsen ß ≥ Ic / Ib er oppfylt. Derfor kan pæren ha en driftsspenning på 200V, og basekretsen kan styres fra mikrobrikker med en forsyningsspenning på 5V. Hvis transistoren er designet for å fungere med en slik spenning på samleren, vil lyset blinke uten problemer.

Men i vårt eksempel er det ikke forventet noen mikrokretser, basekretsen styres ganske enkelt av en kontakt, som ganske enkelt leverer 5V. Lyspære for spenning 12V, forbruksstrøm 100mA. Det antas at transistoren vår har β nøyaktig 10. Spenningsfallet i base-emitter-krysset er Ube = 0,6V. Se inngangskarakteristikk i figur 1.

Med slike data skal strømmen i basen være Ib = Ik / β = 100/10 = 10 (mA).

Spenningen ved basemotstanden Rb vil være (minus spenningen i base-emitter-krysset) 5V - Ube = 5V - 0.6V = 4.4V.

Vi husker Ohms lov: R = U / I = 4.4V / 0.01A = 440ohm. I følge SI-systemet bytter vi spenningen i volt, strømmen i ampere, resultatet er i Ohms. Fra standardserien velger vi en motstand med en motstand på 430 ohm. På denne beregningen kan betraktes som fullstendig.

Men som ser nøye på kretsløpet, kan spørre: “Hvorfor ble det ikke sagt noe om motstanden mellom basen og emitteren Rbe? De glemte ham bare, eller er han virkelig nødvendig? ”

Hensikten med denne motstanden er å stenge transistoren pålitelig i øyeblikket når knappen er åpen. Fakta er at hvis basen "henger i luften", er det ganske enkelt garantert påvirkning av alle slags forstyrrelser på den, spesielt hvis ledningen til knappen er lang nok. Hva er ikke antennen? Nesten som en detektormottaker.

For å lukke transistoren pålitelig, for å gå inn i den i avskjæringsmodus, er det nødvendig at potensialene til senderen og basen er like. Det ville være enklest å bruke en byttekontakt i vår "treningsplan". Det er nødvendig å slå på lysbryterkontakten til + 5V, og når det ble påkrevd å slå av - bare lukket inngangen til hele kaskaden til bakken.

Men det er ikke alltid og ikke overalt luksus kan tillates som ekstra kontakt. Derfor er det lettere å samkjøre potensialene til basen og emitteren mot motstanden Rbe. Verdien av denne motstanden trenger ikke å beregnes. Vanligvis tas det lik ti RB. I henhold til praktiske data, skal verdien være 5 ... 10K.

Den betraktede kretsen er en type krets med en felles sender. To funksjoner kan noteres her. For det første bruker dette 5V som kontrollspenning. Det er denne spenningen som brukes når nøkkeltrinnet er koblet til digitale kretsløp eller, som det nå er mer sannsynlig mikrokontrollere.

For det andre inverteres samlersignalet i forhold til basesignalet. Hvis det er spenning ved basen, er kontakten lukket ved + 5V, så på samleren synker den til nesten null. Vel, ikke til null, selvfølgelig, men til spenningen som er angitt i katalogen. Samtidig er ikke pæren visuelt omvendt - det er et signal ved basen, det er lys.

Invertering av inngangssignalet skjer ikke bare i nøkkelmodusen til transistoren, men også i forsterkningsmodus. Men dette vil bli diskutert i neste del av artikkelen.

Boris Aladyshkin 

PS! Før du installerer i kretsen, er det veldig ofte nødvendig å sjekke transistorene for brukbarhet. Se hvordan du gjør det her - Enkel test av transistorer i praksis.

Comments

[#1]

Vanligvis er transistorer litt forskjellige fra hverandre, og motstander i emitterkretser er nødvendig for å utjevne strømmer. De må velges slik at spenningsfallet med den maksimale strømverdien på dem er omtrent 0,2V.

[#2 Oleg]

God ettermiddagSpørsmålet mitt er: en krets med en bipolar n-p-n-transistor utløses ved å kortslutte en knapp gjennom en base- og kollektormotstand. Kretsen slås av ved å slå av strømmen (12 volt likestrøm). Det er nødvendig å automatisere på og av kretsen med gitte intervaller, en syklisk timer er tilgjengelig. Spørsmålet er. at det er umulig å slå på kretsen bare ved å levere strøm til kretsen - den vil ikke starte før du lukker samleren med basen. Hvordan starte transistoren samtidig med strømforsyning til kretsen? Er det mulig å holde sokkelen og samleren lukket gjennom en motstand i 15-20 sekunder lang? Hilsen Oleg.