Berechnung des Basisstroms und des erforderlichen Widerstands aus dem Transistordatenblatt? Brauche ich einen anderen Transistor?

Ich bin ein absoluter Neuling in Bezug auf Schaltungen und die Verwendung von Transistoren, aber nachdem ich viele andere Posts und Artikel gelesen habe, bin ich immer noch verwirrt über Begriffe und nicht sicher, ob ich das richtig verstehe.

Ich habe versucht, Himbeer-Pi als Schalter zum Einschalten eines Motors zu verwenden. Mir wurde jedoch klar, dass ich PN2222 nicht verwenden konnte, da die Strombegrenzung IIUC weniger als einige hundert mA beträgt, viel weniger als 1,5 A. Also habe ich versucht, einen neuen Transistor zu bekommen, war aber beim Lesen des Datenblatts sehr verloren. Nach vielen Recherchen denke ich, dass ich die Grundlagen habe, wollte aber von den Experten hier noch einmal überprüfen, ob das, was ich tue, nichts in die Luft jagen wird.

Mein Hauptleitfaden war dieser Beitrag: Brauchen Sie Hilfe bei der Berechnung des Widerstands für die Transistorbasis

(Ich habe versucht, dies zu simulieren, aber ich scheine keine nützlichen Daten zu erhalten - überall 0 V oder N / A)

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Datenblatt: Blatt

Fragen

  1. Der Motor, den ich habe, hat also 12 V, was mindestens 1,5 A benötigt. Bedeutet die Verwendung von I = VR, dass der Widerstand 8 Ohm beträgt und ich daher 8 Ohm in meiner Berechnung verwenden sollte?
  2. Wenn ich das richtig verstehe, um zu berechnen, wie viel Strom von der Basis benötigt wird, muss ich verwenden H F E . Bei 1,5 A Kollektorstrom beträgt die Verstärkung ungefähr 30 ( aus dem Diagramm, obwohl ich mir nicht sicher bin, wie das geht v C E = 4 v beeinflusst eigentlich alles ). Also 1,5A zu unterstützen, heißt das ICH B muss sein 1.5 A 30 = 50 M A ? Wenn die Quelle maximal 16 mA ausgeben kann, fließt der maximale Strom durch Kollektor-> Emitter 16 M A ∗ 30 = 480 M A ?
  3. Der erforderliche Basiswiderstand wäre also R = v B A S e R e S ich S T Ö R ICH B = 3.3 v − v B E 50 M A = 3.3 v − 1 v 50 M A = 44 Ö H M Aber da ich keine 50mA machen kann, berechne ich das einfach für 16mA?
  4. Aus der obigen Berechnung geht hervor, dass ich mein aktuelles Setup nicht verwenden kann, um den Motor richtig zu aktivieren. Ist das richtig? Ist es in diesem Fall besser, einen neuen Transistor zu besorgen (gibt es eine Möglichkeit, den richtigen Transistor leichter zu finden?) Oder ist es möglich, eine externe Stromversorgung bereitzustellen, um die dem Transistor bereitgestellte Stromstärke zu erhöhen?

Entschuldigung, wenn meine Fragen überall erscheinen. Ich bin immer noch sehr verwirrt, ob das, was ich tue, richtig ist.

Dafür wäre es viel besser, einen MOSFET anstelle eines BJT zu verwenden. Wenn Sie BJT verwenden müssen, möchten Sie, dass ein Darlington-Paar Ihnen einen größeren Gewinn bringt.
Vergessen Sie nicht eine Flyback-Diode über Ihrem Motor, um Ihren Schalter zu schützen.
@ Majenko warte, ich bin verwirrt, ist MOSFET nicht auch ein Transistor? Nach dem, was ich gelesen habe, dachte ich, dass, egal mit welchem ​​​​Typ ich gehe, sie alle diese Berechnung durchlaufen müssen?
MOSFETs und BJTs sind beides Formen von Transistoren, aber sie arbeiten sehr unterschiedlich. Und wenn Sie nur einen Motor ein- und ausschalten, befinden Sie sich im Sättigungsbereich, sodass wirklich keine Berechnung erforderlich ist. Solange Ihr Schwellenwert deutlich unter Ihrem logischen Hoch liegt und der MOSFET den Strom verarbeiten kann und der Einschaltwiderstand niedrig genug ist, gibt es nichts weiter, worüber Sie sich wirklich Sorgen machen müssten.
Ich würde vorschlagen, das folgende Tutorial durchzulesen, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern. Könnte helfen, ein paar Dinge zusammenzubinden. Learn.sparkfun.com/tutorials/transistors/…

Antworten (1)

Gut durchdachte und geschriebene Frage.

Sie haben mit Ihren Berechnungen recht, die 4-V-Vce ist wichtig. Dies bedeutet, dass Sie eine 16-V-Versorgung benötigen, da Ihr Motor sonst nur 8 V sieht und langsam und unter Strom läuft. Diese Verlustleistung erwärmt den Transistor bei 4 V x 1,5 A = 6 W, sodass ein Kühlkörper erforderlich ist. Der Strom wird wahrscheinlich etwas niedriger sein, da der Motor weniger als 12 V, aber keine ordentlichen 480 mA erhält

Um den vollen Strom auch mit der 16-V-Versorgung zu erhalten, bedeutet die niedrige hfe, dass Sie mehr Verstärkung finden müssen, und dies geschieht normalerweise mit einem Logikpuffer, um Ihnen den zusätzlichen Antrieb oder einen zusätzlichen Transistor zur Verstärkung des Logikausgangs zu geben.

Wie andere angedeutet haben, ist ein Logiktreiber-MOSFET ein starker Konkurrent, solange Sie nicht versuchen, ihn mit hohen Geschwindigkeiten zu schalten, um die Motordrehzahl zu steuern. Dies führt zu einer Erwärmung des MOSFET, wenn Sie keine ausgefeiltere Gate-Treibersteuerung verwenden .

Während ich zunächst bemühe, das Risiko zu minimieren, dass die Motorspannung Ihren Controller erreicht (und aus vielen Gründen eine allgemeine galvanische Trennung), würde ich auch ein Relais empfehlen. Das Relais, das Sie normalerweise mit einem einzigen Transistor ansteuern können, wird so ausgewählt, dass es den Motor mit einem sicheren Spielraum antreibt.

Denken Sie daran, dass Ihr Motorstartstrom viel höher sein kann als der Nennbetriebsstrom, und wenn Ihr Transistor- oder Relaiskontakt zu niedrig bewertet ist, können regelmäßige Ausfälle auftreten. Eine Bewertung von 5A wäre eine glückliche Marge.

Wie bereits erwähnt, möchten Sie eine Rücklauf- oder Freilaufdiode über der Motor- (oder Relais-) Spule, um Ihren Transistor zu schützen.

BEARBEITEN:
Es sind auch Darlington-Transistoren verfügbar, die verwendet werden können, aber die gleiche hohe Vce-Sättigungsspannung haben. Ihre Last von 12 V und 1,5 A wird heutzutage häufig mit MOSFET oder Relais gehandhabt, wenn Mikrocontroller verwendet werden.

Hier ist eine Bildsuche, die bei der Ideenfindung helfen kann. Es gibt viele Alternativen, die es wert sind, in Betracht gezogen zu werden, um herauszufinden, was am besten zu Ihnen passt.

https://www.google.com/search?q=motor%20+drive+transistor+arduino+schematic+12v+2a+-stepper&tbm=isch

Ich glaube nicht, dass eine galvanische Trennung erforderlich ist. Ein Standard-Mos reicht, das einzige, worauf man achten muss, ist die Schwellenspannung, für Hochstrom-Mosfets kann sie ziemlich hoch werden und 3V3 ist wahrscheinlich nicht annähernd genug. Eine großartige Alternative ist ein Optokoppler + Mosfet, der Opto sollte offen sein, damit er dem Mos eine volle 12-V-Vgs geben kann (was für fette FETS in Ordnung sein sollte). Oder natürlich das Relais, je nachdem, ob OP PWM will oder nicht.
Ja, Opto ist ein nettes, kompaktes alternatives Relais, aber es kann schwieriger sein, es beim ersten Mal richtig zu machen, 12 V-Antrieb von OC Opto ist eine gute Idee, um schwache 3,3 V Mikro zu umgehen. Aber Relais ist immer noch nett, es schützt alle Halbleiter vor menschlichem Versagen.
Opto + Mosfet ist so knifflig wie ein Relais, kostet einen Bruchteil, kleiner, breiter BW, sieht cool aus, kein Ton, keine beweglichen Teile, Sie erhalten die Isolierung, Sie lernen, was ein Opto ist ... Ich meine, es gibt wirklich kein Nachteil bei der Verwendung eines Opto imo.
Danke an alle, ich wusste nicht, dass es da draußen andere Alternativen gibt. Ich werde mir MOSFETS und Optokoppler ansehen und in der Zwischenzeit sehen, was ich mit den vorhandenen Transistoren erreichen kann
@VladimirCravero Ich mag Relais, weil man sie beim Debuggen sehen und hören kann :-) In der Industrie findet man oft beides, den Opto für die primäre Isolierung und das Relais für die billige Stromhandhabung.
Berechnung des Basisstroms und des erforderlichen Widerstands aus dem Transistordatenblatt? Brauche ich einen anderen Transistor?
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