Điện và điện tử

Máy tính khóa BJT và điện trở cực gốc

Chọn điện trở cực gốc cho khóa NPN hoặc PNP và ước tính dòng cực gốc, tổn hao điện trở và transistor.

Dữ liệu nhập

Loại transistor

Điện áp điều khiển khả dụng · V

Ic · Dòng điện tải · mA

Điện áp điều khiển là độ lớn Vdrive − Ve: cao hơn cực phát với NPN, thấp hơn với PNP.

VBE · Độ lớn điện áp cực gốc–cực phát · V

VCE(sat) · Độ lớn điện áp bão hòa cực góp–cực phát · V

Độ lợi dòng cưỡng bức · Ic/Ib

Dãy điện trở tiêu chuẩn

Dùng giá trị bão hòa và Ic/Ib cưỡng bức từ bảng dữ liệu, không dùng hFE tín hiệu nhỏ. Kiểm tra dòng điều khiển và định mức nhiệt. Mô hình danh định bỏ qua dung sai.

Kết quả

Điện trở đề xuất: —

Điện trở lý tưởng: —

Dòng cực gốc cần thiết: —

Dòng cực gốc danh định: —

Công suất tiêu tán điện trở	—
Ước tính tổn hao transistor	—
Tỷ số dòng danh định · Ic/Ib	—

Điện trở chuẩn được làm tròn xuống (0,1 Ω–1 GΩ) để cung cấp ít nhất dòng cực gốc danh định cần thiết.

Công thứcIb = Ic / β

Ước tính điện trở cực gốc cho công tắc NPN hoặc PNP

Ước tính dòng cực gốc và điện trở cực gốc tiêu chuẩn cho transistor lưỡng cực dùng làm công tắc. Cung cấp dòng tải, hệ số khuếch đại dòng cưỡng bức đã chọn và các điện áp tiếp giáp giả định. Bộ chọn NPN/PNP thay đổi cách nối trong hình; các phép tính dùng độ lớn điện áp dương so với cực phát. Mô hình tĩnh này không xác minh độ bão hòa, tốc độ chuyển mạch, khả năng mạch kích hay giới hạn nhiệt của một transistor cụ thể.

Từng bước thực hiện

Chọn NPN hoặc PNP và xem sơ đồ. Nhập độ lớn điện áp kích sẵn có so với cực phát, dòng tải bằng mA, VBE giả định và VCE(sat) giả định.
Chọn hệ số khuếch đại cưỡng bức Ic/Ib và dãy điện trở E12, E24 hoặc E96. Bảo đảm độ lớn điện áp kích vượt điện áp cực gốc–cực phát giả định để còn điện áp dương trên điện trở.
Xem điện trở lý tưởng và được khuyến nghị, dòng cực gốc cần thiết và ước tính, hệ số khuếch đại cưỡng bức thực tế và công suất tiêu tán. So sánh dòng cực gốc ước tính với khả năng cấp hoặc hút dòng của mạch kích, rồi kiểm tra thông số kỹ thuật của transistor và điện trở.

Cài đặt và giới hạn

Hệ số khuếch đại cưỡng bức và dòng cực gốc: Dòng cực gốc cần thiết là Ib = Ic / β, dùng hệ số khuếch đại cưỡng bức bạn đã chọn. Tỷ số này là giả định cho hoạt động chuyển mạch, không phải giá trị tự động lấy từ hệ số khuếch đại tín hiệu nhỏ của transistor. Dùng các giả định điện áp tiếp giáp và điều kiện kích cực gốc phù hợp với linh kiện và tải thực tế.
Chọn điện trở: Điện trở lý tưởng là Rb = (Vdrive − VBE) / Ib. Công cụ làm tròn xuống một giá trị tiêu chuẩn để dòng cực gốc tính được ít nhất bằng lượng yêu cầu theo các giả định đã nhập. Dãy dày hơn có thể giảm chênh lệch; điện trở thấp hơn cũng tăng dòng mạch kích và tổn hao trên điện trở.
Kích PNP và công suất tiêu tán: Với chuyển mạch PNP, dùng độ lớn mà mạch kích kéo điện áp cực gốc xuống dưới cực phát, không dùng điện áp mạch kích so với đất. Công suất tiêu tán trên điện trở dùng độ sụt áp của nó và dòng cực gốc thực tế. Công suất tiêu tán của transistor gồm VCE(sat) × Ic cộng VBE × Ib; không xét tổn hao chuyển mạch.

Ví dụ thực hành

Chọn NPN với điện áp kích 5 V, dòng tải 100 mA, VBE = 0.7 V, VCE(sat) = 0.2 V, hệ số khuếch đại cưỡng bức 10 và các giá trị E12. Dòng cực gốc cần thiết là 10 mA, và điện trở cực gốc lý tưởng là 430 Ω.

Kết quả dự kiến
Rb*	Rb (E12)	Ib*	Ib	PRb	PQ
430 Ω	390 Ω	10 mA	11.0256 mA	47.4103 mW	27.7179 mW

Điện trở được khuyến nghị là 390 Ω, cho dòng cực gốc khoảng 11.0256 mA và hệ số khuếch đại cưỡng bức thực tế 9.06977. Công suất tiêu tán trên điện trở khoảng 47.4103 mW; công suất tiêu tán ước tính của transistor là 27.7179 mW. Các con số này dùng điện áp tiếp giáp giả định thay vì dự đoán chúng cho linh kiện thực.

Câu hỏi và khắc phục sự cố

Tại sao ở đây điện trở được làm tròn xuống còn công cụ LED làm tròn lên?

Ở đây giá trị được chọn phải cấp ít nhất dòng cực gốc yêu cầu trong mô hình. Điện trở lớn hơn sẽ giảm dòng đó. Công cụ LED lại giới hạn dòng LED ước tính, nên việc chọn giá trị tiêu chuẩn phục vụ mục đích khác.

Tôi có thể dùng điện trở trực tiếp với đầu ra vi điều khiển không?

Đối chiếu dòng cực gốc tính được với khả năng cấp hoặc hút dòng của đầu ra và điện áp của nó khi có tải. Đồng thời kiểm tra điều kiện vận hành và công suất tiêu tán của transistor. Máy tính không có mô hình mạch kích và không thể xác nhận rằng điện áp kích đã nhập vẫn sẵn có.

Tại sao xuất hiện lỗi thiếu dư địa điện áp?

Độ lớn điện áp kích phải lớn hơn VBE giả định. Nếu không, sẽ không còn điện áp dương trên điện trở để tạo dòng cực gốc cần thiết. Kiểm tra tham chiếu cực phát, cực tính và các giả định điện áp; không bù bằng cách nhập điện trở âm.