Άναμμα Led με NPN Transistor

[geobest]

Θέλω να κάνω το εξής, Θέλω να ανάψω ένα LED όταν υπάρχει ρεύμα σε μία επαφή. Το ρεύμα αυτό θα το χρησιμοποιήσω σαν εντολή και είναι 1.98 v DC, για την τροφοδοσία του LED έχω 12 v DC, Το LED είναι 3.10 v / 20 mA. Διαβάζοντας ο τρόπος που αν κατάλαβα καλά είναι ο ενδεδειγμένος για να γίνει αυτό είναι με χρήση Transistor, NPN ή PNP. Τα περισσότερα παραδείγματα που βρήκα είναι με NPN Transiastor και είναι σαν το παρακάτω :

Untitled-1.jpg
Το θέμα είναι πως επιλέγω το NPN Transistor και πως υπολογίζω τις δύο αντιστάσεις.

[Panoss]

https://repository.kallipos.gr/bitst...1/1/chap06.pdf
https://eclass.uniwa.gr/modules/docu...BJT_switch.pdf
https://openclass.teiwm.gr/modules/document/file.php/EE108/Ch%203.pdf
https://learn.sparkfun.com/tutorials...ons-i-switches
https://www.electronics-tutorials.ws...or/tran_4.html

[SProg]

Τι επαφή; Για ρελέ μιλάμε; Tι ανοίγει/κλείνει αυτό το ρελέ;

Το ρεύμα αυτό θα το χρησιμοποιήσω σαν εντολή και είναι 1.98 v DC

Εδώ δε καταλαβαίνω τι εννοείς.

[selectronic]

Θέλω να κάνω το εξής, Θέλω να ανάψω ένα LED όταν υπάρχει ρεύμα σε μία επαφή. Το ρεύμα αυτό θα το χρησιμοποιήσω σαν εντολή και είναι 1.98 v DC, για την τροφοδοσία του LED έχω 12 v DC, Το LED είναι 3.10 v / 20 mA. Διαβάζοντας ο τρόπος που αν κατάλαβα καλά είναι ο ενδεδειγμένος για να γίνει αυτό είναι με χρήση Transistor, NPN ή PNP. Τα περισσότερα παραδείγματα που βρήκα είναι με NPN Transiastor και είναι σαν το παρακάτω :

Untitled-1.jpg
Το θέμα είναι πως επιλέγω το NPN Transistor και πως υπολογίζω τις δύο αντιστάσεις.

Πρώτα απ' όλα θα μπορούσες να είχες συνεχίσει τις ερωτήσεις στο άλλο θέμα για να καταλαβαίνουν και πιο εύκολα οι άνθρωποι τι θέλεις να κάνεις.
Δεύτερον το ρεύμα είναι τα Αμπέρ και η τάση είναι τα Βολτ, οπότε δεν είμαι σίγουρος τι ακριβώς θα κάνεις και από που θα πάρεις "σήμα"/"εντολή" κτλ.

Υποθέτω ότι το σήμα ελέγχου του LED θα είναι μία τάση 0V για σβηστό LED και ~2V για αναμμένο. Πάμε τώρα στο σχήμα σου:




Η Rled είπαμε στο άλλο thread ότι είναι περίπου 1ΚΩ και το ρεύμα θα είναι περίπου 9mA (μια χαρά για "20mA max" LED).

Η Rb περιορίζει το ρεύμα Βάσης. Πόσο ρεύμα Βάσης θέλουμε? Τόσο ώστε να έχουμε τουλάχιστον 10mA ρεύμα Συλλέκτη (=ρεύμα LED) αλλά κάτω από το μέγιστο που αντέχει το τρανζίστορ (Ib max). Το ρεύμα Συλλέκτη είναι ίσο με ρεύμα Βάσης επί Hfe (περίπου).
Αν υποθέσουμε ότι ένα πχ BC546 έχει ελάχιστο κέρδος 100, τότε για Ic=10mA θέλουμε Ib=100μΑ τουλάχιστον. Ας πούμε ότι θα περιορίσουμε το μέγιστο ρεύμα Βάσης στα 500μΑ ώστε να είμαστε σίγουροι ότι το τρανζίστορ είναι στον κόρο και η Vce ON όσο μικρότερη γίνεται, τότε βάση του Νόμου του Ωμ για τάση 2V και μέγιστο ρεύμα 0.5mA έχουμε 2/0.0005=4000 δηλαδή 4ΚΩ αντίσταση, η πιο κοντινή σε σειρά Ε24 είναι 3.9ΚΩ που θα μας δώσει ~510μΑ μέγιστο ρεύμα Βάσης που είναι υπέρ-αρκετό για τα ~10mA ρεύμα Συλλέκτη.

Το τρανζίστορ πρέπει να αντέχει το μέγιστο ρεύμα Συλλέκτη Ic, την μέγιστη Vce στα άκρα του (12V όταν είναι σε αποκοπή), και την μέγιστη ισχύ που θα καταναλώσει (dissipation) που είναι Vce επί Ic. Ένα BC546/7/8 είναι μια χαρά.

[geobest]

Η Rled είπαμε στο άλλο thread ότι είναι περίπου 1ΚΩ και το ρεύμα θα είναι περίπου 9mA (μια χαρά για "20mA max" LED).

Η Rb περιορίζει το ρεύμα Βάσης. Πόσο ρεύμα Βάσης θέλουμε? Τόσο ώστε να έχουμε τουλάχιστον 10mA ρεύμα Συλλέκτη (=ρεύμα LED) αλλά κάτω από το μέγιστο που αντέχει το τρανζίστορ (Ib max). Το ρεύμα Συλλέκτη είναι ίσο με ρεύμα Βάσης επί Hfe (περίπου).
Αν υποθέσουμε ότι ένα πχ BC546 έχει ελάχιστο κέρδος 100, τότε για Ic=10mA θέλουμε Ib=100μΑ τουλάχιστον. Ας πούμε ότι θα περιορίσουμε το μέγιστο ρεύμα Βάσης στα 500μΑ ώστε να είμαστε σίγουροι ότι το τρανζίστορ είναι στον κόρο και η Vce ON όσο μικρότερη γίνεται, τότε βάση του Νόμου του Ωμ για τάση 2V και μέγιστο ρεύμα 0.5mA έχουμε 2/0.0005=4000 δηλαδή 4ΚΩ αντίσταση, η πιο κοντινή σε σειρά Ε24 είναι 3.9ΚΩ που θα μας δώσει ~510μΑ μέγιστο ρεύμα Βάσης που είναι υπέρ-αρκετό για τα ~10mA ρεύμα Συλλέκτη.

Το τρανζίστορ πρέπει να αντέχει το μέγιστο ρεύμα Συλλέκτη Ic, την μέγιστη Vce στα άκρα του (12V όταν είναι σε αποκοπή), και την μέγιστη ισχύ που θα καταναλώσει (dissipation) που είναι Vce επί Ic. Ένα BC546/7/8 είναι μια χαρά.

Έχω χαθεί λίγο και δεν θέλω απλά να πω οκ η Rb είναι 3.9KΩ και τέλος, θέλω να το κατανοήσω πλήρως.

Εδώ είναι κομμάτι από το Datasheet των BC546 - BC547 - BC548

Untitled-1.jpg

α. Το Ic μας είναι Ic = Load Current = 10 mA

β. Το Ρεύμα Βάσης (Ib) είναι Ic / Hfe ; δηλαδή η Ιb = 0.01 / 100 = 0.0001 = 100nA

γ. Με βάση το Datasheet το Ib Maximum είναι το Ic = 100mA ή το ICBO (Collector Cut-Off Current) = 15 nA

δ. Στο Datasheet λέει ότι το hFE είναι από 110 έως 220 στην περίπτωση των BC546A - BC547A - BC548A, πως βρίσκουμε την τιμή για την περίπτωσή μας

Μέχρι εδώ σε πρώτη φάση, να τα κατανοήσω και μετά συνεχίζουμε.

[selectronic]

α) Ναι το ρεύμα Συλλέκτη είναι το ίδιο με το ρεύμα που θα περάσει από το LED και την αντίσταση, 10mA.*
β) Σωστά, το ρεύμα Συλλέκτη είναι ίσο με το ρεύμα Βάσης επί το κέρδος (Hfe ή β), αλλά είναι 0.0001Α => 100μΑ (και όχι nA).
γ) Δυστυχώς το datasheet του BC54x δεν αναφέρει μέγιστο ρεύμα Βάσης (Ib), δες παρακάτω στο 2Ν3055 που το γράφει (7Α). Το Icbo είναι το ρεύμα ας πούμε "διαρροής": ιδεατά θα θέλαμε όταν το τρανζίστορ είναι 100% off, να μην ρέει ΚΑΘΟΛΟΥ ρεύμα από τον Συλλέκτη (ή Εκπομπό), αλλά στην πραγματικότητα υπάρχει ένα ελάαααααχιστο ρεύμα "διαρροής" ακόμα και με το τρανζίστορ σε αποκοπή. Δεν σε ενδιαφέρει στην προκειμένη περίπτωση, αν μιλάγαμε πχ για τροφοδοτικό με 4-5 τρανζίστορ ισχύος παράλληλα τότε μπορεί να έπρεπε να το λάβεις υπόψιν, για οδήγηση ρελέ θεωρούμε αυτά τα 15nA max αμελητέα ποσότητα.
δ) Το Hfe δεν είναι σταθερό, αλλάζει ανάλογα το ρεύμα (και την θερμοκρασία κτλ), γι' αυτό και βλέπεις εύρος τιμών στα datasheet. Γενικά όσο μικρότερο το ρεύμα τόσο μεγαλύτερο το κέρδος. Παρακάτω στο 2Ν3055 βλέπεις ότι στα "ON characteristics" σου δίνει μία ελάχιστη και μέγιστη τιμή (20-70) για ρεύμα Συλλέκτη 4Α και άλλες τιμές για ρεύμα 10Α. Στο figure 3 βλέπεις καλύτερα την καμπύλη Hfe ανάλογα με το ρεύμα Συλλέκτη και την θερμοκρασία.
Δεν μπορείς να ξέρεις την ακριβή τιμή του Hfe αλλά βάσει των στοιχείων του datasheet μπορείς να πεις ότι στο τάδε ρεύμα Συλλέκτη θα έχω περίπου πχ 5 κέρδος για ένα power transistor, ή 100 για ένα μικρό TO-92 ή ή 2000 για ένα Darlington.

*Στην πράξη το ρεύμα Βάσης προστίθεται στο ρεύμα Συλλέκτη για να μας δώσει το ρεύμα Εκπομπού αλλά δεν το λαμβάνουμε υπόψιν...

[geobest]

Σε ευχαριστώ πολύ, είσαι πάρα πολύ αναλυτικός.

Πάμε τώρα, γιατί αυτό με μπερδεύει :

Ας πούμε ότι θα περιορίσουμε το μέγιστο ρεύμα Βάσης στα 500μΑ

με ποιο κριτήριο το κάνουμε αυτό?

Δεν σε ενδιαφέρει στην προκειμένη περίπτωση, αν μιλάγαμε πχ για τροφοδοτικό με 4-5 τρανζίστορ ισχύος παράλληλα τότε μπορεί να έπρεπε να το λάβεις υπόψιν, για οδήγηση ρελέ θεωρούμε αυτά τα 15nA max αμελητέα ποσότητα.

Αυτό δεν το θέλω για την περίπτωση του Relay που ρωτούσα στο άλλο Post.

Αυτό το θέλω για να ελένξω 29 σήματα, κάθε σήμα θα πρέπει να ανάβω για την ώρα που είναι ενεργό ένα LED.

[nestoras]

Ας πούμε ότι θα περιορίσουμε το μέγιστο ρεύμα Βάσης στα 500μΑ ώστε να είμαστε σίγουροι ότι το τρανζίστορ είναι στον κόρο και η Vce ON όσο μικρότερη γίνεται, τότε βάση του Νόμου του Ωμ για τάση 2V και μέγιστο ρεύμα 0.5mA έχουμε 2/0.0005=4000 δηλαδή 4ΚΩ αντίσταση, η πιο κοντινή σε σειρά Ε24 είναι 3.9ΚΩ που θα μας δώσει ~510μΑ μέγιστο ρεύμα Βάσης που είναι υπέρ-αρκετό για τα ~10mA ρεύμα Συλλέκτη.

Το τρανζίστορ πρέπει να αντέχει το μέγιστο ρεύμα Συλλέκτη Ic, την μέγιστη Vce στα άκρα του (12V όταν είναι σε αποκοπή), και την μέγιστη ισχύ που θα καταναλώσει (dissipation) που είναι Vce επί Ic. Ένα BC546/7/8 είναι μια χαρά.

Στον υπολογισμό της αντίστασης βάσης υπολογίζουμε και την πτώση τάσης της διόδου βάσης-εκπομπού:

Δηλαδή:

Για ρεύμα 0.5mA η αντίσταση που θα πρέπει να βάλουμε εν σειρά με τη βάση ισούται με:

R=(2-0.65)/0.0005= 2700Ω

Η 3Κ9 θα προκαλέσει ένα ρεύμα βάσης ίσο με: Ib=(2-0.65)/3900=0.345mA

[selectronic]

Ναι πολύ σωστά, ξέχασα την Vbe!

Σε ευχαριστώ πολύ, είσαι πάρα πολύ αναλυτικός.

Πάμε τώρα, γιατί αυτό με μπερδεύει :



με ποιο κριτήριο το κάνουμε αυτό?

..Ας πούμε ότι θα περιορίσουμε το μέγιστο ρεύμα Βάσης στα 500μΑ ώστε να είμαστε σίγουροι ότι το τρανζίστορ είναι στον κόρο και η Vce ON όσο μικρότερη γίνεται...

Γιατί είπαμε δεν μπορείς να ξέρεις με ακρίβεια το κέρδος του Χ τρανζίστορ στο Ψ ρεύμα Συλλέκτη κτλ!
Οπότε δίνεις λίγο (?) παραπάνω ρεύμα στην Βάση (κακό δεν κάνεις αν είσαι σε λογικά επίπεδα ρεύματος και φυσικά κάτω από το μέγιστο Ib του datasheet) ώστε να είμαστε σίγουροι ότι θα έχουμε το ρεύμα Συλλέκτη που θέλουμε.
Τώρα τα 500μΑ είναι δικός μου υπολογισμός από το κεφάλι μου, δεν ξέρω κατά πόσο είμαι σωστός/υπερβολικός κτλ αλλά ξέρω ότι αφού το datasheet αναφέρει τουλάχιστον 5mA Ib, 500μΑ δεν είναι πρόβλημα για την Βάση...

[geobest]

Στον υπολογισμό της αντίστασης βάσης υπολογίζουμε και την πτώση τάσης της διόδου βάσης-εκπομπού:

Δηλαδή:

Για ρεύμα 0.5mA η αντίσταση που θα πρέπει να βάλουμε εν σειρά με τη βάση ισούται με:

R=(2-0.65)/0.0005= 2700Ω

Η 3Κ9 θα προκαλέσει ένα ρεύμα βάσης ίσο με: Ib=(2-0.65)/3900=0.345mA

το 0.65 τί ειναι;