kategória: Najlepšie články » Začiatočníci elektrikári
Počet zobrazení: 208579
Komentáre k článku: 2
Tranzistorová prevádzka v kľúčovom režime
Pre zjednodušenie príbehu si viete predstaviť tranzistor vo forme premenlivého odporu. Záver základne je len tým pravým úchytom, ktorý môžete skrútiť. V tomto prípade sa zmení odpor sekcie kolektor - emitor. Základňu samozrejme nemusíte krútiť, môže to vyjsť. Samozrejme je však možné naň aplikovať určité napätie vo vzťahu k žiaričom.
Ak napätie nie je vôbec privedené, jednoducho zoberte a uzavrite závery základne a žiariča, aj keď nie krátke, ale prostredníctvom odporu niekoľkých KOhms. Ukázalo sa, že napätie zdroja emitoru (Ube) je nulové. V dôsledku toho neexistuje žiadny základný prúd. Tranzistor je uzavretý, prúd kolektora je zanedbateľný, rovnaký počiatočný prúd. Približne to isté ako dióda v opačnom smere! V tomto prípade hovoria, že tranzistor je v polohe VYP, čo v bežnom jazyku znamená, že je zatvorený alebo uzamknutý.
Opačný stav sa nazýva SATURÁCIA. Vtedy je tranzistor úplne otvorený, takže už nie je kam ďalej otvárať. Pri takom stupni otvorenia je odpor sekcie kolektor-emitor tak malý, že je jednoducho nemožné zapnúť tranzistor bez zaťaženia v kolektorovom obvode, bude okamžite horieť. V takom prípade môže byť zvyškové napätie na kolektore iba 0,3 ... 0,5 V.
Aby sa tranzistor dostal do tohto stavu, je potrebné zaistiť dostatočne veľký základný prúd aplikovaním vysokého napätia Ube na vysielač, rádovo 0,6 ... 0,7 V. Áno, pre spojenie medzi bázou a emitorom je také napätie bez obmedzovacieho odporu veľmi veľké. Koniec koncov, vstupná charakteristika tranzistora, znázornená na obrázku 1, je veľmi podobná priamej vetve charakteristiky diódy.
Obrázok 1. Vstupná charakteristika tranzistora
Tieto dva stavy - saturácia a medzná hodnota - sa používajú, keď je tranzistor v kľúčovom režime ako normálny kontakt relé. Hlavným bodom tohto režimu je, že malý základný prúd riadi veľký kolektorový prúd, ktorý je niekoľkokrát väčší ako základný prúd. Veľký kolektorový prúd sa získa z externého zdroja energie, ale stále je zrejmý súčasný zisk, ako sa hovorí. Jednoduchý príklad: malý mikroobvod zapne veľkú žiarovku!
Na určenie veľkosti takéhoto zosilnenia tranzistora v kľúčovom režime sa používa „prúdový zisk vo veľkom signálovom režime“. V adresároch od je uvedené grécke písmeno β "betta". Pre takmer všetky moderné tranzistory je tento koeficient pri prevádzke v kľúčovom režime najmenej 10 ... 20 ß určený ako pomer maximálneho možného kolektorového prúdu k minimálnemu možnému základnému prúdu. Veľkosť je bezrozmerná, iba „koľkokrát“.
p ≥ Ic / Ib
Aj keď je základný prúd väčší, ako je potrebné, nedochádza k žiadnym zvláštnym problémom: tranzistor sa nebude môcť viac otvoriť. Preto je v saturačnom režime. Okrem bežných tranzistorov sa Darlingtonove alebo kompozitné tranzistory používajú na prácu v kľúčovom režime. Ich „super-betta“ môže dosiahnuť 1000 alebo viackrát.
Ako vypočítať operačný režim v kľúčovej fáze
Aby sme neboli úplne neopodstatnení, pokúsme sa vypočítať prevádzkový režim kaskády kľúčov, ktorej obvod je znázornený na obrázku 2.
Obrázok 2
Úloha tejto kaskády je veľmi jednoduchá: zapnite a vypnite žiarovku. Samozrejme, že záťaž môže byť čokoľvek - relé cievka, elektrický motor, len odpor, ale nikdy neviete čo. Žiarovka sa použila iba na objasnenie experimentu, na jeho zjednodušenie. Naša úloha je trochu komplikovanejšia. Je potrebné vypočítať hodnotu odporu Rb v základnom obvode tak, aby žiarovka horila na plné teplo.
Takéto žiarovky sa používajú na osvetlenie prístrojovej dosky v domácich automobiloch, takže je ľahké ich nájsť. Tranzistor KT815 s kolektorovým prúdom 1,5A je celkom vhodný pre takýto zážitok.
Najzaujímavejšou vecou v celom tomto príbehu je to, že pri výpočtoch sa nezohľadňujú stresy, pokiaľ je splnená podmienka β ≥ Ic / Ib. Preto môže byť žiarovka pri prevádzkovom napätí 200 V a základný obvod môže byť riadený z mikročipov s napájacím napätím 5 V. Ak je tranzistor určený na prácu s takým napätím na kolektore, svetlo bude bez problémov blikať.
Ale v našom príklade sa neočakávajú žiadne mikroobvody, základný obvod je riadený jednoducho kontaktom, ktorý jednoducho dodáva 5V. Žiarovka pre napätie 12V, odberový prúd 100mA. Predpokladá sa, že náš tranzistor má ß presne 10. Pokles napätia na križovatke báza-emitor je Ube = 0,6V. Pozri vstupnú charakteristiku na obrázku 1.
Pri takýchto údajoch by mal byť prúd v báze Ib = Ik / β = 100/10 = 10 (mA).
Napätie na základnom odpore Rb bude (mínus napätie na spojení báza-emitor) 5V - Ube = 5V - 0,6V = 4,4V.
Spomíname si na Ohmov zákon: R = U / I = 4,4 V / 0,01 A = 440 ohmov. Podľa systému SI nahradíme napätie vo voltoch, prúd v ampéroch, výsledok je v ohmoch. Zo štandardnej série vyberáme odpor s odporom 430 Ohmov. Na tomto výpočte možno považovať úplnosť.
Kto sa však pozorne pozrie na okruh, môže sa opýtať: „Prečo nebolo povedané nič o odpore medzi základňou a žiaričom Rbe? Na neho zabudli, alebo je skutočne potrebný? “
Účelom tohto odporu je spoľahlivé zatvorenie tranzistora v okamihu, keď je tlačidlo otvorené. Faktom je, že ak základňa „visí vo vzduchu“, účinok všetkých druhov rušenia na ňu je jednoducho zaručený, najmä ak je drôt k tlačidlu dostatočne dlhý. Čo nie je anténa? Skoro ako prijímač detektorov.
Na spoľahlivé zatvorenie tranzistora a jeho vstup do režimu prerušenia je potrebné, aby boli potenciály žiariča a bázy rovnaké. Najjednoduchšie by bolo použitie prepínacieho kontaktu v našej „školiacej schéme“. Je potrebné zapnúť kontakt spínača svetla na + 5V, a keď bolo potrebné vypnúť - stačí zatvoriť vstup celej kaskády na zem.
Ale nie vždy a všade sa môže dovoliť luxus, napríklad ďalší kontakt. Preto je ľahšie zladiť potenciály základne a žiariča s odporom Rbe. Hodnota tohto odporu sa nemusí počítať. Zvyčajne sa berie do úvahy desať RB. Podľa praktických údajov by mala byť jeho hodnota 5 ... 10K.
Uvažovaný obvod je typ obvodu so spoločným žiaričom. Tu sú uvedené dve vlastnosti. Po prvé, ako riadiace napätie sa používa 5 V. Je to toto napätie, ktoré sa používa, keď je kľúčový stupeň pripojený k digitálnym obvodom alebo ktorý je teraz pravdepodobnejší mikroprocesory.
Po druhé, signál kolektora je invertovaný vzhľadom na základný signál. Ak je na základni napätie, kontakt je uzavretý pri + 5 V, potom na kolektore klesne takmer na nulu. Samozrejme, nie na nulu, ale na napätie uvedené v adresári. Zároveň žiarovka nie je vizuálne invertovaná - na základni je signál, je svetlo.
Invertovanie vstupného signálu nastáva nielen v kľúčovom režime tranzistora, ale aj v ziskovom režime. O tom sa však budeme zaoberať v ďalšej časti článku.
Boris Aladyshkin
PS: Pred inštaláciou do obvodu je veľmi často potrebné skontrolovať funkčnosť tranzistorov. Pozrite sa, ako to urobiť práve tu - Jednoduchý test tranzistorov v praxi.
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: