Sakelar Elektronik Transistor - Prinsip Operasi dan Skema

Di perangkat pulsa Anda sering dapat menemukan sakelar transistor. Sakelar transistor ditemukan di flip-flop, sakelar, multivibrator, generator pemblokiran, dan sirkuit elektronik lainnya. Di setiap rangkaian, sakelar transistor menjalankan fungsinya, dan tergantung pada mode operasi transistor, rangkaian sakelar secara keseluruhan dapat berubah, tetapi diagram skema dasar sakelar transistor adalah sebagai berikut:

Ada beberapa mode dasar pengoperasian sakelar transistor: mode aktif normal, mode saturasi, mode cut-off, dan mode mundur aktif. Meskipun rangkaian sakelar transistor pada dasarnya adalah rangkaian penguat transistor emitor umum, rangkaian ini berbeda dalam fungsi dan mode dari penguat biasa.

Dalam aplikasi utama, transistor berfungsi sebagai sakelar cepat, dan keadaan statis utama adalah dua: transistor mati dan transistor hidup. Latched State — Keadaan terbuka saat transistor dalam mode cutoff.Keadaan tertutup - keadaan saturasi transistor atau keadaan mendekati saturasi, di mana keadaan transistor terbuka. Ketika transistor beralih dari satu keadaan ke keadaan lain, itu adalah mode aktif di mana proses dalam kaskade tidak linier.

Keadaan statis dijelaskan sesuai dengan karakteristik statis transistor. Ada dua karakteristik: keluarga keluaran - ketergantungan arus kolektor pada tegangan kolektor-emitor dan keluarga input - ketergantungan arus basis pada tegangan basis-emitor.

Mode cutoff dicirikan oleh biasing dari dua persimpangan pn dari transistor dalam arah yang berlawanan, dan ada cutoff yang dalam dan cutoff yang dangkal. Kerusakan yang dalam adalah ketika tegangan yang diterapkan ke sambungan 3-5 kali lebih tinggi dari ambang batas dan memiliki polaritas yang berlawanan dengan tegangan operasi. Dalam keadaan ini, transistor terbuka, dan arus pada elektrodanya sangat kecil.

Pada jeda dangkal, tegangan yang diberikan ke salah satu elektroda lebih rendah dan arus elektroda lebih tinggi daripada pada jeda dalam, sehingga arus sudah tergantung pada tegangan yang diberikan sesuai dengan kurva yang lebih rendah dari keluarga karakteristik keluaran. , kurva ini disebut «karakteristik pembatas» ...

Sebagai contoh, kami akan melakukan perhitungan yang disederhanakan untuk mode kunci dari transistor yang akan beroperasi pada beban resistif. Transistor akan bertahan lama hanya dalam satu dari dua keadaan dasar: terbuka penuh (saturasi) atau tertutup penuh (cutoff).

Biarkan beban transistor menjadi koil relai SRD-12VDC-SL-C, yang resistansi koilnya pada nominal 12 V akan menjadi 400 ohm.Kami mengabaikan sifat induktif dari koil relai, biarkan pengembang menyediakan peredam untuk melindungi dari emisi sementara, tetapi kami akan menghitung berdasarkan fakta bahwa relai akan menyala sekali dan untuk waktu yang sangat lama. Kami menemukan arus kolektor dengan rumus:

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

Dimana: Ik — arus searah kolektor; Usup — tegangan suplai (12 volt); Ukenas — tegangan saturasi transistor bipolar (0,5 volt); Rn — tahanan beban (400 Ohm).

Kami mendapatkan Ik = (12-0,5) / 400 = 0,02875 A = 28,7 mA.

Untuk kesetiaan, mari kita ambil transistor dengan margin untuk arus pembatas dan tegangan pembatas. BD139 dalam paket SOT-32 sudah cukup. Transistor ini memiliki parameter Ikmax = 1,5 A, Ukemax = 80 V. Akan ada margin yang bagus.

Untuk menyediakan arus kolektor 28,7 mA, arus basis yang sesuai harus disediakan Arus basis ditentukan dengan rumus: Ib = Ik / h21e, dimana h21e adalah koefisien transfer arus statis.

Multimeter modern memungkinkan Anda mengukur parameter ini, dan dalam kasus kami adalah 50. Jadi Ib = 0,0287 / 50 = 574 μA. Jika nilai koefisien h21e tidak diketahui, untuk keandalan Anda dapat mengambil minimum dari dokumentasi transistor ini.

Untuk menentukan nilai resistor basis diperlukan. Tegangan saturasi emitor utama adalah 1 volt. Ini berarti bahwa jika kontrol dilakukan oleh sinyal dari keluaran rangkaian mikro logika, yang tegangannya 5 V, maka untuk menyediakan arus basis yang diperlukan sebesar 574 μA, dengan penurunan pada transisi 1 V, kita dapatkan :

R1 = (Uin-Ubenas) / Ib = (5-1) / 0,000574 = 6968 Ohm

Mari kita pilih sisi yang lebih kecil (sehingga arusnya cukup) dari resistor seri standar 6,8 kOhm.

TETAPI, agar transistor beralih lebih cepat dan pengoperasiannya dapat diandalkan, kami akan menggunakan resistor R2 tambahan antara basis dan emitor, dan sebagian daya akan jatuh padanya, yang berarti perlu untuk mengurangi resistansi transistor resistor R1. Ambil R2 = 6,8 kΩ dan sesuaikan nilai R1:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (melalui resistor R2) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

R1 = (5-1) / (0,000574 + 1/6800) = 5547 ohm.

Misalkan R1 = 5,1 kΩ dan R2 = 6,8 kΩ.

Mari kita hitung rugi-rugi saklar: P = Ik * Ukenas = 0,0287 * 0,5 = 0,014 W. Transistor tidak membutuhkan heatsink.