Habe ich Transistoren richtig verstanden?

Dies sind, was ich weiß und was ich über Transistoren festgestellt habe. Korrigiert mich, wenn ich falsch liege:

  1. Es dreht sich alles um Strom. Wenn wir eine bestimmte Spannungsdifferenzquelle haben, werden BJTs verwendet, um den verfügbaren Strom zu verstärken. Wenn die Last mehr Strom ziehen muss, macht es der BJT möglich .
  2. Wenn 1 richtig ist, warum sollte man dann jemals einen teuren Spannungsregler mit einer hohen Stromstärke kaufen? Können wir nicht einen Niederstromregler in einem kleinen Gehäuse verwenden und den Strom mit BJTs erhöhen?
  3. In Datenblättern wird die DC-Verstärkung (hfe) basierend auf dem Ic-Strom angegeben. (Beispiel: 2SC3650 ) bedeutet dies, dass ich den verfügbaren Strom am Basisstift gemäß Ic und hfe berechnen und anpassen sollte? (dh dasselbe 2SC3650-Datenblatt, wenn die Last 500 mA zieht, also Ic = 500 mA, nehmen wir an, dass bei einer bestimmten Temperatur hfe genau 1000 ist. Was bedeutet das? Bedeutet das, dass der Strom an der Basis mindestens 0,5 mA betragen sollte?
  4. hfe sind im Bereich angegeben. Aber es ist eigentlich ein einziger exakter Wert. Rechts? dh für ein einzelnes Teil, eine konstante Temperatur und einen konstanten Ic und Vce, ist hfe @some value und ändert sich nicht.
  5. Der einzige limitierende Faktor bei diesem stromerhöhenden Verfahren ist der max. Ic-Wert des Bauteils. (z. B. 2 Ampere für den 2SC3650), das heißt, selbst wenn zwei dieser BJTs kaskadiert werden, stehen mir nicht mehr als 2A zur Verfügung.
  6. Aber wenn ich nach diesem 2A einen BJT mit höherem Nennstrom hinzufüge, kann ich höhere Ströme erreichen. Ich denke, es ist zu theoretisch, um in der realen Welt von Nutzen zu sein.
  7. Die Hfe einiger BJTs nimmt zu, wenn Ic zunimmt, aber einige nehmen ab, wenn Ic zunimmt. Wie berücksichtige ich diese Spezifikation bei der Implementierung eines BJT in einer Schaltung?
"Können wir nicht einen Niederstromregler in einem kleinen Gehäuse verwenden und den Strom mit BJTs erhöhen?" Ja, aber Sie erhalten einen Spannungsabfall von Vbe und müssen am Ende weitere Schaltungen hinzufügen, um dies zu kompensieren.
@Elementronics Du meinst also, warum verwendet nicht jeder einfach einen Spannungsregler mit niedriger Compliance (z. B. ein winziges Ding in einem TO-92) und schichtet dann BJTs oder FETs darüber, was auch immer für eine größere Stromcompliance erforderlich ist ??
Rechts. Das ist falsche Vorgehensweise. Ich hätte eher eine Spannungsreferenz als einen Regler sagen sollen. Was ich meine ist: Wenn ich eine 12-V-Quelle mit hoher Amperezahl habe, kann ich einen 5-V-Spannungsreferenzchip (der nur bei 100 mA ausgelegt ist) und einen BJT verwenden, um einen Strom von 2 A zu gewinnen.
@Elementronics Was ist ein "falsches Verfahren"? (Ich werde meinen früheren Kommentar löschen, da er fehlgeleitet war.)
@Elementronics Wählen Sie einen "Niedrigstromregler in kleinem Gehäuse" für uns aus. Ich denke, Sie haben bereits einen BJT (2SC3650) ausgewählt, den Sie in Betracht ziehen möchten. (Nein, ich weiß nicht, warum Sie der Meinung sind, dass ein High-Beta-Teil hier wichtig ist – weil es wahrscheinlich nicht wichtig ist.) Geben Sie uns ein bestimmtes Ausgangsstrom-Compliance-Ziel. Wählen Sie dann einen Hochstromregler, der dieses Compliance-Ziel ohne einen externen Transistor zur Unterstützung erreicht. Ich denke, wir könnten dann einige Überlegungen zu den Vor- und Nachteilen der einzelnen Wege anstellen.
@Elementronics Hmm. Lese jetzt deinen geänderten Kommentar. Denken Sie über Shunt-Spannungsreferenzen nach?
@jonk Ich dachte an TL431 (eine einstellbare Spannungsreferenz).
@Elementronics Okay. Vielleicht kannst du die Frage jetzt verfeinern. Es gibt Vorteile bei der Verwendung externer Transistoren (weil Sie sehr verlustbehaftete bekommen können). Viele Regler unterstützen sie auch. Aber werden die heutigen Hochstrom-Compliances nicht wegen ihrer höheren Wirkungsgrade meist von Umschaltern versorgt? Ich glaube, Sie denken heutzutage über eine lineare Regulierung nach, und das ist verschwenderisch. Früher keine einfache Option. Aber es ist jetzt viel einfacher. Oder denken Sie an den TL431 als Teil eines Umschalters?
Das Ganze, was ich tun möchte, ist Folgendes: Ich habe eine 12-V-Versorgung (10 A). Ich dachte daran, drei TL431-Chips zu verwenden, um 5,0 V und 3,3 V und 1,8 V für meine Schaltung zu haben. Und koppeln Sie jeden TL431 mit einem BJT, um genügend Strom für die Lasten zu haben
Das TL431-Datenblatt enthält Beispielschaltungen, die es mit einem oder mehreren BJTs kombinieren, um einen Spannungsregler herzustellen. Es ist also durchaus möglich, es ist nur nicht immer die beste Lösung.
@Elementronics Sicher, so kann man es machen. Und es ist auch einfach und billig. Schließlich stützt es sich auf Teile, die wahrscheinlich fast für immer existieren werden. Es wird einfach verschwenderisch sein und Sie werden nicht viele der Schutzmaßnahmen erhalten, die ICs heute bieten. Ich habe es so gemacht, wie Sie es vorschlagen, also sitze ich hier nicht auf einem hohen Ross. Wenn Sie dies tun möchten, tun Sie es einfach.

Antworten (2)

Ich beantworte hier nur einige Ihrer Punkte und Kommentare, in keiner bestimmten Reihenfolge:

Wenn ich eine 12-V-Quelle mit hoher Amperezahl habe, kann ich einen 5-V-Spannungsreferenzchip (der nur bei 100 mA ausgelegt ist) und einen BJT verwenden, um einen Strom von 2 A zu gewinnen.

Ja, das können Sie in der Tat. Tatsächlich ist dies im Wesentlichen das, was sich in einem Spannungsregler wie Ihrem klassischen 7805 oder LM1117 befindet. In diesen Reglern wird ein Operationsverstärker (oder Äquivalent) verwendet, um die Verstärkung zu erhöhen und die Stromaufnahme der Referenz zu verringern, sodass die Referenz selbst nur wenige Mikroampere liefern muss (oder was auch immer der Eingangsruhestrom des Verstärkers ist).

Aber wenn ich nach diesem 2A einen BJT mit höherem Nennstrom hinzufüge, kann ich höhere Ströme erreichen. Ich denke, es ist zu theoretisch, um in der realen Welt von Nutzen zu sein.

Sie fühlen sich falsch; Sie haben das Darlington-Paar (oder das Sziklai-Paar, wenn Sie npn und pnp mischen) neu erfunden, eine sehr verbreitete Methode, um eine immense Stromverstärkung auf Kosten einer erhöhten Sättigungsspannung und (im Fall des Darlington) einer erhöhten Basis-Emitter-Spannung zu erzielen . Dies ist eine so nützliche Konfiguration, dass Sie eine beliebige Anzahl solcher Paare erhalten können , die bequem in einem einzigen Paket zusammengepackt sind, das Sie im Wesentlichen wie einen einzelnen Transistor mit viel höherer Verstärkung als normal behandeln können .

Ein Darlington-Paar kann mit zwei identischen Transistoren hergestellt werden und ist häufig der Fall, wenn es Ihnen nur darum geht, eine hohe Verstärkung für ein kleines Signal zu erhalten, aber wenn Sie einen Leistungstransistor verwenden, verwenden Sie normalerweise kein teures Hochleistungsteil für den Eingang Transistor, der nur einen Bruchteil des Stroms des Ausgangstransistors tragen muss - besorgen Sie sich einfach eines dieser Hochstromteile und verwenden Sie es als Ausgangstransistor und verwenden Sie ein billigeres für den Eingang.

hfe sind im Bereich angegeben. Aber es ist eigentlich ein einziger exakter Wert. Rechts? dh für ein einzelnes Teil, eine konstante Temperatur und einen konstanten Ic und Vce, ist hfe @some value und ändert sich nicht.

Nicht unbedingt. Thermische Zyklen können beispielsweise die Eigenschaften eines Teils langsam im Laufe der Zeit verändern. Wenn Sie sich sehr lange Zeitskalen ansehen, können alle möglichen seltsamen Dinge mit einem Teil passieren – ich wäre nicht überrascht, wenn Sie zum Beispiel eine Elektromigration von Verunreinigungen innerhalb eines Teils bekommen könnten, obwohl ich mich nie damit befasst habe.

Wenn 1 richtig ist, warum sollte man dann jemals einen teuren Spannungsregler mit einer hohen Stromstärke kaufen? Können wir nicht einen Niederstromregler in einem kleinen Gehäuse verwenden und den Strom mit BJTs erhöhen?

Dies kommt sehr häufig vor und ist in der Tat eine vorgeschlagene Schaltungsanwendung in zahlreichen Datenblättern für Linearregler. Schauen Sie sich zum Beispiel Seite 21, Abbildung 11 dieses Datenblatts an.

Danke. Was ich meine, ist aus dem angegebenen Bereich für Hfe im Datenblatt, die Verstärkung ist tatsächlich ein Wert (ein unbekannter Wert in diesem Bereich. Aber nur ein exakter Wert), sodass die theoretischen Berechnungen auf einem und nur einem Wert für hfe basieren. (dh berechnen wir die minimale oder maximale Verstärkung eines Darlington-Paares? Oder wissen wir für einen bestimmten Teil, eine Temperatur und einen Ic usw., dass der hfe ein bestimmter Wert ist?)
@Elementronics Das Messen von Beta ist in den meisten Fällen mehr Mühe als es wert ist - entwerfen Sie Schaltungen nicht auf eine Weise, die vom genauen Wert von Beta abhängt.
@Elementronics Und noch einmal, der genaue Beta-Wert für ein bestimmtes Teil kann sich mit der Zeit ändern, selbst wenn es sich um dasselbe Teil bei derselben Temperatur und demselben Kollektorstrom und allem handelt - Sie können sich also nicht wirklich darauf verlassen, dass es stabil ist Zeit auch nicht. Ich bin mir nicht sicher, wie sehr es mit der Zeit driftet, da es normalerweise kein Problem darstellt, da Schaltungen normalerweise so konzipiert sind, dass der genaue Wert von Beta keine Rolle spielt.

Wenn 1 richtig ist, warum sollte man dann jemals einen teuren Spannungsregler mit einer hohen Stromstärke kaufen? Können wir nicht einen Niederstromregler in einem kleinen Gehäuse verwenden und den Strom mit BJTs erhöhen?

Spannungsregler enthalten eine Menge Sachen. Sie sind mehr als nur eine Spannungsreferenz in einem geschlossenen Regelkreis mit einem Leistungsverstärker. Sie haben einen Wärme- und Kurzschlussschutz, was schön ist. Aber sie können auch Dinge wie Sequenzierung und Sanftanlauf haben, die wirklich wichtig und nicht so einfach hinzuzufügen sind.

Und was Sie tatsächlich brauchen würden, ist ein Operationsverstärker, eine Spannungsreferenz und ein Leistungstransistor. Nur eine Referenz an einem Transistor reicht nicht wirklich aus, um die negative Rückkopplungsschleife zu schließen, zumindest nicht, ohne dass der Transistor einen gewissen Offset einführt, der je nach Temperatur und anderen Bedingungen variieren kann.

Das sind drei Komponenten, wenn Sie nur eine haben könnten. Dreimal so komplex ohne die oben aufgeführten Funktionen, und Sie haben es möglicherweise bereits mit Dutzenden anderer ICs in Ihrem Design zu tun.

Außerdem wurde die Leistung eines Reglers angegeben, damit Sie wissen, wie er sich verhalten wird. Möglicherweise gehen Sie in das Design ein und kennen bestimmte Anforderungen an Spannungstoleranz, Rauschen und Einschwingverhalten. Wenn Sie Ihre eigenen schlagen, wissen Sie das vielleicht nicht unbedingt. In jedem Fall braucht es Zeit, um es zu berechnen und zu überprüfen, und Sie haben möglicherweise bereits alle Hände voll zu tun, sich mit anderen Dingen zu befassen.

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