Probleme mit Transistor TIP122

Im Datenblatt ist eine Mindeststromverstärkung von 1000 angegeben . Dies bedeutet, dass 1 mA in die Basis mindestens 1 A vom Kollektor zum Emitter ergeben sollte, vorausgesetzt, die Versorgung kann dies bereitstellen.

Die Berechnung für den Strom in die Basis (unter der Annahme, dass der Arduino-Pin 5 V hoch ausgibt) und wir nehmen die maximale Basis-Emitter-Spannung aus dem Datenblatt:

(Vpin - Vbe) / Rbase = (5 V - 2,5 V) / 1 kΩ = 2,5 mA;

Es sieht so aus, als hätte Ihr Multimeter eine ziemlich hohe Lastspannung (ein zu hoher Widerstand, der für den Strom-Shunt verwendet wird, sodass Sie einen Spannungsabfall darüber bekommen, der die Dinge beeinflusst), daher sind die Messwerte auf dem Basisstrom und der Differenz zwischen dem Versorgungs- Kollektor-Lesung und Emitter-Masse-Lesung (die praktisch gleich sein sollten - der Emitter-Masse-Lesung wird nur der Basisstrom hinzugefügt, der im Vergleich zu Ic winzig ist)

Der Darlington-Transistor hat eine hohe Sättigungsspannung (höher als ein normaler Transistor), daher ist eine höhere Spannungsversorgung für vernünftige Ergebnisse vorzuziehen, und die Verstärkung fällt auch bei Sättigung ab. In jedem Fall ist es nicht sehr praktisch, den Strom auf diese Weise zu steuern, da die Verstärkung zwischen den Teilen, der Temperatur usw. stark variieren kann. Versuchen Sie, eine oder zwei weitere Batterien hinzuzufügen, indem Sie einen Kollektorwiderstand mit kleinem Wert hinzufügen (der für die erforderliche Wattzahl geeignet ist). Griff zur genauen Steuerung des maximalen Stroms) und Absenken des Basiswiderstands auf etwa 200 Ω.

Wenn Sie mehr über die Beziehung zwischen Basisstrom, Verstärkung und Sättigung erfahren möchten, versuchen Sie, eine höhere Versorgungsspannung zu verwenden, von der Sie wissen, dass sie für den Strom geeignet ist, mit dem Sie testen, und fügen Sie ein Potentiometer (als Rheostat verdrahtet) an der Basis hinzu, einen Widerstand mit kleinem Wert um Ihnen einen bekannten maximalen Strom zu geben und den Basisstrom gegen die Kollektorspannung / den Strom aufzuzeichnen. Wenn Sie die Berechnung durchführen, sollten Sie in der Lage sein zu sehen, wie die Verstärkung variiert und sich der Sättigung nähert. Sie sollten Diagramme ähnlich den Datenblättern erhalten.
Das Obige in SPICE zu tun, ist auch eine weitere Option, wenn Sie nicht über genügend Testgeräte verfügen, um die Dinge einfach zu machen.

Ihre Schaltung ist im Grunde dies:

Wenn Sie den Transistor einschalten, wird die Batterie im Grunde kurzgeschlossen. Ich wette, Ihre Batterien sind fast leer, und ich wette, wenn Sie die Batteriespannung messen, wenn der Transistor eingeschaltet ist, beträgt sie etwa 2,52 V, nicht 3 V. Warum? weil Sie den Basisstrom bei 1,32 mA gemessen haben. Nach dem Ohmschen Gesetz 1,32 mA durch a$1k\Omega$Widerstand bedeutet, dass die Spannung über dem Widerstand sein muss$1.32mA\cdot 1k\Omega = 1.32V$. Die beiden Basis-Emitter-Übergänge von T1 fügen weitere 1,2 V hinzu:$1.32V + 1.2V = 2.52V$

R1 und R2 repräsentieren den Innenwiderstand der Batterien. Ich habe verwendet$200m\Omega$hier, das ist eine Schätzung für eine frische Batterie. Wenn die Batterien ihre gespeicherte chemische Energie erschöpfen, wird dieser Widerstand größer. Die Folge ist, dass, wenn sie mehr Strom pumpen müssen, ihre Spannung stärker abnimmt.

Es ist ein bisschen seltsam, dass Sie mehr Kollektorstrom als Emitterstrom messen. Ich wette, Sie haben zuerst den Kollektorstrom gemessen, und als Sie den Emitterstrom gemessen haben, waren die Batterien toter, und deshalb haben Sie weniger Emitterstrom gemessen.

Praktischerweise ist die aktuelle Verstärkung ($h_{fe}$) von Transistoren variiert sehr. Sogar zwei Transistoren des gleichen Modells können sehr unterschiedliche Stromverstärkungen haben. Eine gut entworfene Schaltung sollte daher relativ unempfindlich gegenüber diesem Parameter sein. Wenn Sie 1A durch den Transistor fließen lassen möchten, sollten Sie nicht versuchen, den richtigen Basisstrom dafür zu finden, sondern den Strom auf andere Weise begrenzen, dann den erforderlichen Basisstrom berechnen und ihm dann etwas mehr Basis geben Strom, um sicherzustellen, dass der Transistor "gesättigt" ist, dh so "an" wie möglich. Somit wird die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors auf ihrem Minimum sein.

Hier ist eine vernünftigere Schaltung zum Experimentieren mit Transistoren:

Hier sehen Sie, dass der Kollektorstrom durch R4 begrenzt wird. Natürlich könnten Sie eine LED direkt von Ihrem Mikrocontroller aus mit Strom versorgen. Ein solcher Transistor wird nützlicher, wenn Ihre Last groß genug ist, dass Sie dies nicht tun können. Stellen Sie sich vor, es ist ein Scheinwerfer anstelle einer LED.

Die Schaltung sieht so aus, als hätte Ihr Transistor eine Verbindung von C nach + BAT und von E nach -BAT (GND).

Wenn Sie Ihren Transistor einschalten, schließt er die Batterie kurz. Dies ist keine gute Methode, um einen Transistor zu testen.

Der Strom, den Sie messen, ist wahrscheinlich nur das Maximum. Wert, den die Batterie liefern kann. Die Spannung der Batterie fällt ab, sobald sie kurzgeschlossen wird. Sie scheinen in Ihrer Berechnung eine Versorgungsspannung von 5 zu verwenden, aber das Bild zeigt 2 * 1,5 V = 3 V als Batterieversorgung.

Auch die Stromverstärkung eines Transistors hat eine sehr (!) große Toleranz. Der TIP122 hat min. 1000, max = ?. Es ist kein zuverlässiger Parameter, mit dem man arbeiten kann, und ein gutes Design versucht fast immer, mit einer großen Variation der Stromverstärkung auszukommen.