Sähkö ja elektroniikka
BJT-kytkimen ja kantavastuksen laskuri
Mitoita NPN- tai PNP-kytkimen kantavastus ja arvioi kantavirta sekä vastuksen ja transistorin tehohäviö.
Syötetyt arvot
Tulokset
- Suositeltu vastus
- —
- Ideaalinen vastus
- —
- Tarvittava kantavirta
- —
- Nimellinen kantavirta
- —
| Vastuksen tehohäviö | — |
|---|---|
| Arvioitu transistorin tehohäviö | — |
| Nimellinen virtasuhde · Ic/Ib | — |
Vakiovastus pyöristetään alaspäin (0,1 Ω–1 GΩ), jotta nimellinen kantavirta on vähintään tarvittava.
Ib = Ic / βArvioi kantavastus NPN- tai PNP-kytkimelle
Arvioi kantavirta ja kantavastuksen vakioarvo kytkimenä käytettävälle bipolaaritransistorille. Syötä kuormavirta, valittu pakotettu virtavahvistus ja oletetut liitosjännitteet. NPN/PNP-valinta muuttaa kuvattua kytkentää; laskelmat käyttävät jännitteiden positiivisia itseisarvoja suhteessa emitteriin. Tämä staattinen malli ei tarkista tietyn transistorin kyllästymistä, kytkentänopeutta, ohjaimen kykyä eikä lämpörajoja.
Vaihe vaiheelta
- Valitse NPN tai PNP ja tarkastele kaaviota. Syötä käytettävissä olevan ohjausjännitteen itseisarvo suhteessa emitteriin, kuormavirta yksikössä mA, oletettu VBE ja oletettu VCE(sat).
- Valitse pakotettu vahvistus Ic/Ib ja E12-, E24- tai E96-vastussarja. Varmista, että ohjausjännitteen itseisarvo ylittää oletetun kanta-emitterijännitteen, jotta vastuksen yli jää positiivinen jännite.
- Tarkastele ideaalista ja suositeltua resistanssia, tarvittavaa ja arvioitua kantavirtaa, toteutuvaa pakotettua vahvistusta ja tehohäviötä. Vertaa arvioitua kantavirtaa siihen, mitä ohjain pystyy syöttämään tai ottamaan vastaan, ja tarkista sitten transistorin ja vastuksen tekniset tiedot.
Asetukset ja rajoitukset
- Pakotettu vahvistus ja kantavirta
- Tarvittava kantavirta on Ib = Ic / β valitsemallasi pakotetulla vahvistuksella. Tämä suhde on kytkinkäytön oletus, ei transistorin piensignaalivahvistuksen automaattinen lukema. Käytä todelliseen komponenttiin ja kuormaan sopivia liitosjänniteoletuksia ja kannan ohjausolosuhteita.
- Vastuksen valinta
- Ideaalinen resistanssi on Rb = (Vdrive − VBE) / Ib. Työkalu pyöristää alaspäin vakioarvoon, jotta laskettu kantavirta on syötetyillä oletuksilla vähintään pyydetyn suuruinen. Tiheämpi sarja voi pienentää eroa; pienempi resistanssi kasvattaa myös ohjaimen virtaa ja vastuksen tehohäviötä.
- PNP-ohjaus ja tehohäviö
- Käytä PNP-kytkinkäytössä sen jännite-eron itseisarvoa, jolla ohjain vetää kannan emitterin alapuolelle, älä ohjaimen jännitettä maahan nähden. Vastuksen tehohäviö lasketaan sen jännitehäviöstä ja toteutuvasta kantavirrasta. Transistorin tehohäviö sisältää VCE(sat) × Ic sekä VBE × Ib; kytkentähäviöitä ei huomioida.
Esimerkkitehtävä
Valitse NPN ja ohjausjännite 5 V, kuormavirta 100 mA, VBE = 0.7 V, VCE(sat) = 0.2 V, pakotettu vahvistus 10 ja E12-arvot. Tarvittava kantavirta on 10 mA ja ideaalinen kantavastus 430 Ω.
| Rb* | Rb (E12) | Ib* | Ib | PRb | PQ |
|---|---|---|---|---|---|
| 430 Ω | 390 Ω | 10 mA | 11.0256 mA | 47.4103 mW | 27.7179 mW |
Suositeltu vastus on 390 Ω, jolloin kantavirta on noin 11.0256 mA ja toteutuva pakotettu vahvistus 9.06977. Vastuksen tehohäviö on noin 47.4103 mW; transistorin arvioitu tehohäviö on 27.7179 mW. Nämä luvut käyttävät oletettuja liitosjännitteitä eivätkä ennusta niitä todelliselle komponentille.
Kysymykset ja ongelmanratkaisu
Miksi resistanssi pyöristetään tässä alaspäin, kun LED-työkalu pyöristää ylöspäin?
Tässä valitun arvon on tuotettava mallissa vähintään pyydetty kantavirta. Suurempi vastus pienentäisi tätä virtaa. LED-työkalu sen sijaan rajoittaa arvioitua LED-virtaa, joten sen vakioarvon valinta palvelee eri tarkoitusta.
Voinko käyttää vastusta suoraan mikrokontrollerin lähdössä?
Vertaa laskettua kantavirtaa lähdön virransyöttö- tai virranottokykyyn ja sen jännitteeseen kuormitettuna. Tarkista myös transistorin käyttöolosuhteet ja tehohäviö. Laskuri ei sisällä ohjainmallia eikä voi vahvistaa, että syötetty ohjausjännite pysyy käytettävissä.
Miksi näkyy virhe riittämättömästä jännitevarasta?
Ohjausjännitteen itseisarvon on oltava suurempi kuin oletettu VBE. Muuten vastuksen yli ei jää positiivista jännitettä tarvittavaa kantavirtaa varten. Tarkista emitterin vertailutaso, napaisuus ja jänniteoletukset; älä kompensoi syöttämällä negatiivista resistanssia.