Ich lerne etwas über Transistoren und kann anscheinend keine Antwort auf einige Fragen finden, die mich verblüffen. Ich werde mich auf den Darlington-Transistor TIP120/121/122 beziehen .
Der TIP120 benötigt im Normalbetrieb keine 120mA an der Basis, das ist die absolute Maximalleistung , über die man nicht gehen möchte.
Die Spezifikation, die Sie am meisten interessiert, ist die hFE (Stromverstärkung), die für einen Darlington sehr hoch ist, da es sich um zwei Transistoren handelt, die so verbunden sind, dass sich die Stromverstärkungen vervielfachen. Für den TIP120 wird er mit mindestens 1.000 angegeben (im Vergleich zu typischen 200 für einen einzelnen Bipolartransistor).
Ebenfalls wichtig sind der maximale Kollektorstrom (5 A) und die Kollektor-Emitter-Spannung (60 V).
Die Hauptnachteile sind, dass die Basis-Emitter-Spannung im Vergleich zu einem einzelnen Transistor (~1,4 V) verdoppelt wird und die Sättigungsspannung höher ist (typischerweise ~0,8 V im Vergleich zu ~0,2 V bei niedrigen Strömen).
Diese Punkte sind selten ein Problem für ein einfacher Schalter, der von einem Mikrostift angetrieben wird. Bei höheren Kollektor-Emitter-Strömen steigt jedoch Vsat und kann den gewünschten Betrieb stören und Probleme mit der Dissipation verursachen.
Beachten Sie beispielsweise im Datenblatt des TIP120, dass Vsat bei 3 A Ice mit 2 V angegeben ist, bei 5 A jedoch auf 4 V angestiegen ist. Das sind 20 W Verlustleistung, viel zu erhitzen, um zu versuchen, es loszuwerden, um die Temperatur niedrig zu halten. Wenn Sie also einen großen Strom schalten, müssen Sie diese Faktoren berücksichtigen und sich möglicherweise für ein geeigneteres Teil entscheiden (z. B. Logikpegel, Leistungs-MOSFET mit niedrigem Rsdon).
Da wir einen Gewinn von 1000 haben, müssen wir kaum etwas aus dem Mikrostift ziehen. Nehmen wir an, wir wollen 1 Ampere schalten:
1A / 1000 = 1mA in die Basis benötigt.
Wenn wir eine Ansteuerspannung von 5 V haben, dann subtrahieren wir Vbe von der Ansteuerspannung und teilen durch den Strom:
(5V - 1,4V) / 1mA = 3,6k Widerstand. Um ihm etwas Spielraum zu geben, wählen Sie etwas Kleineres wie 2,2k. Dies zieht immer noch nur ~ 1,6 mA.
Ich würde nicht zu viel in die unterschiedlichen Preise hineininterpretieren - der Preis von Komponenten wird oft von ihrer Beliebtheit bestimmt, je mehr sie verkauft werden, desto weniger kosten sie. Wenn Sie bessere Spezifikationen zu einem günstigeren Preis sehen, entscheiden Sie sich dafür ;-)
Sie können ziemlich seltsame Preise erzielen, wenn die Komponente knapp / neu / veraltet ist - ich habe einen 10-uF-Keramikkondensator zum Preis von £ 7,50 (Menge 1) bei Farnell gesehen der andere Woche...
Sie müssen den Titel über der Tabelle überprüfen. Da steht "Absolute Maximum Ratings" (AMR). Diese nur kurz anzufassen ist, naja, nicht einmal in Ordnung, aber erträglich. Auf jeden Fall sollte man den Transistor nicht längere Zeit unter AMR betreiben.
Einer der wichtigsten Parameter eines Transistors ist sein hFE, das ist die Stromverstärkung. Wenn Sie einen Strom an die Basis anlegen, fließt ein um ein Vielfaches hFE größerer Strom durch den Kollektor. Für Allzwecktransistoren liegt der hFE häufig bei etwa 100, sodass 1 mA Basisstrom 100 mA Kollektorstrom ergibt. Dies ist ein Darlington- Transistor, der im Grunde aus zwei kaskadierten Transistoren besteht. Der erste verstärkt den Strom durch seinen hFE, und dieser wird wiederum durch den hFE des zweiten Transistors verstärkt. Die Gesamt-hFE ist also viel höher, das Datenblatt sagt mindestens 1000.
Sie sollten vom Kollektorstrom ausgehen, um rückwärts zum Basisstrom zu rechnen. Angenommen, Sie möchten mit dem Transistor ein Relais steuern. Sie haben das Datenblatt des Relais gelesen und dort steht, dass die 5-V-Version einen Spulenwiderstand von beispielsweise 50 Ω hat. Dann benötigen Sie nach dem Ohmschen Gesetz 5 V/ 50 Ω = 100 mA, um das Relais anzusteuern.
Der Transistor hat eine Verstärkung von 1000, also brauchen Sie für 100 mA Ausgang nur 100 µA Eingang. Es ist ratsam, einen etwas höheren Wert zu verwenden, z. B. 1 mA. Sie denken vielleicht, dass dies 1 A ausgeben würde, aber das stimmt nicht. Der Widerstand des Relais begrenzt den Strom auf 100 mA, egal wie viel Strom der Transistor ziehen möchte. Der zusätzliche Eingangsstrom gibt Ihnen einen gewissen Spielraum, wenn die Parameter von ihren Nennwerten abweichen würden.
Also 1 mA Basisstrom. Ein gewöhnlicher Transistor benötigt etwa 0,7 V an seiner Basis, dann würden Sie einen Basiswiderstand von (5 V - 0,7 V)/1 mA = 4,3 kΩ maximal verwenden, um die 1 mA zu erhalten. Das ist wieder das Ohmsche Gesetz. Die Spannungsdifferenz über dem Widerstand dividiert durch den Strom durch ihn. Aber das ist ein Darlington, und das hat den doppelten Abfall von 0,7 V, also 1,4 V. Dann (5 V - 1,4 V) / 1 mA = 3,6 kΩ. Wählen Sie einen Standardwert von 3,3 kΩ. Eigentlich ist die Berechnung etwas komplexer, weil der Transistor auch ein Paar Widerstände integriert hat, aber wir haben einen großen Spielraum, also können wir das ignorieren.
Ein letztes Wort: ATmega gibt Ihnen keine 50 mA aus. Absolute Maximum Ratings sagen 40 mA, und Sie sollten deutlich darunter bleiben. 20 mA ist ein guter Maximalwert, mit dem man arbeiten kann; Viele Parameter werden bei diesem Strom angegeben. Mit 1 mA liegen wir deutlich darunter, also sind wir in Ordnung.
Marcelm