Commutazione 12V con un segnale attivo basso 5V

Sto provando a commutare 12V (max 30mA) con un segnale proveniente da un MCU che preferirei essere attivo basso (quindi la tensione di uscita è 12V quando il segnale di controllo è 0V e 0V quando il segnale di controllo è 5V).

Dato che ho molti transistor bipolari a portata di mano, sto cercando una soluzione usando i transistor bipolari. Per un segnale alto attivo, ho trovato una risposta su questo sito che sembra funzionare perfettamente e sembra che questo possa essere adattato a un segnale basso attivo aggiungendo un altro transistor PNP:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Tuttavia, 3 transistor per quello che sembra essere un problema abbastanza semplice sembra un po 'eccessivo. C'è una soluzione migliore?

Che ne dici di questo per un'idea.

Con l'ingresso a 5 V nessuna corrente può fluire attraverso lo zener (5 + 9> 12). Il transistor PNP di uscita è tenuto in OFF dalle resistenze dell'emettitore di base (= 4k7 + 2k2) e l'uscita è 0. Quando l'ingresso viene portato a 0 V, una piccola corrente scorrerà attraverso la base e la resistenza 2k2. La giunzione dei due resistori sarà di 9 V (la tensione di zener) e la base sarà di 11,4 V (presupponendo una caduta di 0,6 V Vbe). Verrà aggiunta la corrente totale che fluisce attraverso la base e zener (corrente di assorbimento) (la legge attuale di Kirchoff). Con i valori mostrati la corrente di base sarà 0,5 mA e la corrente del resistore 1,4 mA che fornirà una corrente di assorbimento di poco inferiore a 2 mA.

È possibile ottenere questo risultato con due transistor NPN come mostrato di seguito. Come puoi vedere, ogni volta 0Vche viene dato un segnale, 12Vviene visualizzato nell'output e ogni volta che 5Vviene dato un input 0Vnell'output , viene visualizzato nell'output.

Vediamo come funziona. Prima di tutto, cominciamo con lo scenario in cui l'ingresso è 5V, o in altre parole, HIGH. Questo accenderà Q1 e la tensione sul collettore di Q1 sarà quasi uguale alla tensione sul suo emettitore, che è GND. La base di Q2 è collegata al collettore di Q1, quindi quando è 0Vpresente il collettore di Q1, ovvero quando Q1 è ON, Q2 è OFF. Questo perché la base di Q2 sarà messa a terra.

Quando l'ingresso è 0V, o LOW, Q1 non si accende e può essere immaginato come non collegato affatto. Quindi, la corrente che passa attraverso R1 si attiverà su Q2.

La corrente di Q2 è limitata con la sua corrente di base e hFE, come si può vedere nell'equazione seguente;

$I_{CQ2}=I_{BQ2}*hFE_{Q2} = \dfrac{12-0.6}{10*10^3}*300=350 mA$

Come si può vedere, la corrente massima che può passare attraverso Q2 è di circa 350mA. Ma questo dipende molto dall'hFE del transistor, che può variare ovunque da circa 50 a 300. Con un hFE di 50, la corrente può essere al massimo di circa 60 mA, il che è sufficiente per le vostre specifiche. Abbassando R1 aumenterà la corrente che passerà Q2.

Ecco un'idea: -

Due NPN e un PNP per lo stadio di uscita. Il resistore R è opzionale ma ad alcune persone piace vederne uno lì. Fallo 4k7.

Con un azionamento logico 1 dall'MCU, la base del transistor centrale è in corto a massa e quindi la corrente del collettore non fluirà e quindi il transistor di uscita sarà spento.