Hai bisogno di aiuto per calcolare la resistenza per la base del transistor

Ho 3 relè per auto 12VDC / 40A ( scheda tecnica) che desidero utilizzare con il mio Arduino. Sulla base del tutorial che sto seguendo ( link ) ho bisogno di transistor, resistore e diodi. Non sono un ingegnere elettrico, quindi non sono sicuro delle parti e dei calcoli che ho effettuato.

Per iniziare, la resistenza della bobina del relè è 90 + -10% Ohm per foglio dati. Quindi procedo calcolando il flusso corrente.

Tensione = Resistenza Corrente *

Corrente = tensione / resistenza

Corrente = 12 V / 90

Ohm Current = 133mA

Per il transistor posso ottenere 2N3904 o 2N4401. A questo punto devo calcolare la resistenza per la base del transistor. Nel tutorial è come segue

hfe = Ic / Ib

Ib = Ic / hfe

Ib = 0,03 A / 75 Ib = 0,0004 A => 0,4 ​​mA

R1 = U / Ib

R1 = 5 V / 0.0004 A

R1 = 12500 Ohm

La scheda tecnica 2N3904 indica che H (fe) è 30-300 quando lc = 100mA (il mio è 130mA) e Vce = 1V. A questo punto non ho idea di cosa stia succedendo, quindi ho bisogno di aiuto.

Modifica: ecco cosa ho finito. RLY1 nella foto è 12VDC / 40A ( collegamento )

Progettiamo per il caso peggiore, questa è una buona pratica.

$Ic = 133\text{mA}$

$h_{FE} = 30$ # secondo il foglio dati minimo 30, in genere molto meglio; @ Ic = 100 mA

Puoi calcolare Ib ora:

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

$V_{BE,SAT} = 0.95$ # dati, la corrispondenza più vicina è 50mA. Il valore massimo, il valore pratico è probabilmente molto più basso (0,65 V)

Ora calcoliamo la resistenza della serie base. Questo è uguale alla tensione attraverso la resistenza, divisa per la corrente attraverso di essa. La corrente attraverso il resistore è uguale alla corrente di base. La tensione attraverso di essa è la tensione della rotaia (5 V) diminuita dalla tensione base-emettitore del transistor V (CE, sat).

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

Con tutta l'ingegneria del caso peggiore fino a qui, per una volta basta arrotondarla al valore del resistore E12 più vicino di 1kΩ (o 820Ω per l'ingegneria del caso peggiore, funzionerà con entrambi).

Hai ragione nel ritenere che la bobina del relè abbia bisogno di 133 mA nominali. Tuttavia, non è il caso peggiore e presuppone che 12 V siano applicati attraverso la bobina. Tuttavia, questo è un buon punto di partenza, quindi inseriremo comunque un fattore di 2 margini in seguito.

Supponiamo che il guadagno minimo garantito del transistor che utilizzerai sia 50. Ciò significa che la corrente di base deve essere almeno 133 mA / 50 = 2,7 mA. Se l'uscita digitale è 5 V, allora ci saranno circa 4,3 V attraverso il resistore di base dopo aver tenuto conto della caduta BE del transistor. 4,3 V / 2,7 mA = 1,6 kΩ. Per lasciare un po 'di margine, usane circa la metà. Il valore comune di 820 Ω dovrebbe essere buono.

Ora controlla di nuovo per vedere cosa deve fornire l'uscita digitale. 4,3 V / 820 Ω = 5,2 mA. Molte uscite digitali possono procurarselo, ma è necessario verificare che sia possibile farlo. In caso contrario, è necessaria una topologia diversa.

Poiché si utilizza il transistor in una configurazione di commutazione satura, è OK se si pompa più corrente di base nella parte di quella effettivamente richiesta per la quantità di corrente del collettore che si intende sprofondare attraverso il dispositivo dalla bobina del relè.

Questo è un limite pratico alla massima corrente di base che è possibile iniettare nel caso del 2N3904 / 2N4401. Tale limite non è sempre esplicitamente indicato nelle schede tecniche delle parti, ma posso dirti per esperienza che è nell'intervallo 5-> 6 mA.

Per un progetto di commutazione potresti voler pianificare l'Hfe minimo garantito più un margine. Quindi supponiamo che tu scelga 25 come caso peggiore di lavoro Hfe. Con una corrente del collettore necessaria di 133 mA e un Hfe di 25 si otterrà una corrente di base di lavoro di 5,32 mA. Questo sembra essere nell'area OK per questi tipi di transistor.

Sembra che tu abbia intenzione di guidare la base da un segnale 5V. Con un Vbe nominale di 0,7 V che lascia una caduta di 4,3 V attraverso la resistenza di base. La resistenza per limitare la corrente a 5,32 mA a 4,3 V è di circa 800 ohm. Utilizzare una resistenza di base con valore standard di 820 ohm.

Nota finale Se si sta guidando questo direttamente da un pin di uscita MCU, la MCU potrebbe non essere in grado di generare 5,32 mA a livello di uscita 5V. Pertanto l'uscita MCU scenderà in parte da 5V. Ciò ridurrà un po 'la corrente di base, ma poiché abbiamo calcolato utilizzando Hfe nel caso peggiore, l'unità relè continuerà a funzionare per la maggior parte dei transistor che prenderai dalla borsa.

Puoi sicuramente mettere più corrente nella base di un transistor di quella implicita dai requisiti di corrente del collettore e . In effetti, di solito è necessario: questo garantisce che in tutte le normali condizioni operative il circuito continuerà a funzionare come previsto.$h_{fe}$

Tuttavia, ci sono dei limiti - la scheda tecnica del transistor potrebbe dirti che la corrente di base massima assoluta è (diciamo) 50 mA - non vuoi davvero andare così in alto se i requisiti di corrente del collettore e implicano 50 . Quindi, scegliere 500 . Questo probabilmente coprirà tutte le eventualità. μ A μ $h_{fe}$$\mu A$$\mu A$

Tuttavia, devi capire se il circuito che guida la base può fornire continuamente la corrente che decidi. Ancora una volta, la scheda tecnica ti informerà e non vorrai navigare troppo vicino a questo numero, altrimenti potresti ridurre l'affidabilità dei chip.

C'è anche un'altra considerazione. Molti dispositivi CMOS indicano che la corrente di uscita massima è (diciamo) 20 mA MA indicheranno anche una corrente di potenza massima (diciamo) 100 mA. Questo va bene se il chip sta pilotando 3 uscite ma cosa succede se il chip è un buffer ottale. Controlla realisticamente l'uscita di corrente per pin E ricontrolla la corrente di alimentazione - potrebbe esserci un limite su questo che impedisce a tutti i pin di uscita di uscire di 20 mA.

Ib = Ic / hfe (Fine)

Ib = 0,03 A / 75 Ib = 0,0004 A => 0,4 ​​mA

Hmmm! Ic = .13 A non 0,03 e vorrei che hfe fosse circa 50, piuttosto che 75. (generalmente i transistor a segnale piccolo hanno almeno questo guadagno) Questo dà Ib = 0,0026 o 2,6mA

Per un ingresso a 5 V la caduta di tensione attraverso il resistore di ingresso sarà di 5 - 0,6 V = 4,4 V (ricordare che la caduta dell'emettitore di base richiede circa 0,6 V prima che il transistor sia acceso.) Ciò dà;

                Rb = 4.4/0.0026 = 1k7

Ora questo è davvero un valore massimo per il resistore di base, quindi scegli una resistenza di valore standard al di sotto di questo diciamo 1k5 o anche 1k0.

Vorrei condividere questo link, contiene buone informazioni sull'uso dei microcontrollori per interfacciarsi con l'elettronica del mondo reale. Guarda la parte 7 del sommario del microcontrollore Sommario