Transistor als Schalter in einer Umgebung mit variabler Spannung

Ich verwende einen 3,3-V-Arduino-Pro-Mini, um einen solarbetriebenen "Gartenbot" herzustellen. Der Bot verwendet lediglich einen kapazitiven Feuchtigkeitssensor (der eine Versorgungsspannung zwischen 3 und 20 V annehmen kann) und schaltet bei Bedarf einen Magneten ein. Dieses Projekt verwendet eine Solar-LiPo-Managementschaltung, die das Arduino entweder von der Batterie (einem 3,7-V-LiPo, der realistischerweise zwischen 3,4 V und 4,2 V variieren kann) oder, wenn ein Überschuss vorhanden ist, direkt vom Solarpanel ( 5-6V, je nach Bedingungen).

Eine Sache, die hier entscheidend ist, ist, das Ganze in einen möglichst tiefen Schlaf zu versetzen, wenn es nicht gerade Dinge überprüft. Im Schlaf frisst das Ganze ca. 300uA. Der Sensor verbraucht im eingeschalteten Zustand etwa 7 mA. Da dies eine relativ große Menge ist, möchte ich den Sensor bei Nichtgebrauch deaktivieren.

Ich bin ein Transistor-Neuling, also habe ich verschiedene Tutorials dazu verfolgt. Ich verwende einen BJT, um den Versorgungsstrom zum Sensor zu steuern, und folge diesem Design:

bestimmte Schaltung

Abtasttransistor als Schaltkreis

Das Problem besteht darin, dass Rb eine Funktion sowohl der Basisspannung als auch der Kollektorspannung ist und dieser Wert je nach Leistungsbedingungen schwanken kann. Ich kann keine geregelte Arduino-Schiene verwenden, da sie maximal 3,3 V betragen würde, und wenn der Transistor seine 0,7 V wegnimmt, habe ich weniger als die minimalen 3,3 V des Sensors. Gibt es eine Möglichkeit, dies ohne die Verwendung eines Aufwärtstransformators zum Laufen zu bringen? Es ist keine große Sache, das zu tun, aber am Ende sind mehr Komponenten und mehr Stromverbrauch, wenn der Sensor mit Strom versorgt wird.

Vce ist nicht immer 0,7 V.

Antworten (1)

Ihre Frage klingt FAST klar, aber es ist nicht 100% sicher, was das wahrgenommene Problem ist.

Sie scheinen zu sagen, dass der Sensor direkt von der minimalen Arduino-Versorgung betrieben wird, aber dass das Hinzufügen eines Transistors in Reihe damit den Sensor auf einen Wert unterhalb des zulässigen Werts reduzieren kann.

Ein eingeschalteter Bipolartransistor kann im eingeschalteten Zustand ohne allzu großen Aufwand eine Sättigungsspannung von etwa 0,1 V haben. Mehr Basisantrieb (dh mehr Basisstrom) ergibt normalerweise eine niedrigere Einschaltspannung. Eine Beta (Stromverstärkung bei 10 - dh Ic / Ib = 10) ergibt normalerweise einen vernünftig niedrigen Vce, den Sie in den meisten Anwendungen wahrscheinlich erhalten. Sie sagen nicht, was ein Sensorstrom ist, aber es ist unwahrscheinlich, dass er hoch ist. Möglicherweise < 1 mA, unwahrscheinlich > 10 mA.Jedes Jellybean-NPN mit hoher Stromverstärkung sollte einigermaßen gut funktionieren.Ich bevorzuge den BC337-40 (oder das SMD-Äquivalent BC817-40) in dieser Art von Anwendung, aber viele Transistoren sind in Ordnung.

Das niedrigste Von wird wahrscheinlich mit einem MOSFET erreicht. Sie können Rdson auf Wunsch niedriger oder muh niedriger oder viel viel niedriger als 0,1 Ohm erhalten. Bei beispielsweise 10 mA Last und Rdson = 100 MilliOhm dann Vds = I x R = 10 mA x 0,1 Ohm = 1 Millivolt !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Das sollte niedrig genug sein :-).

Wenn Sie sich für die Verwendung eines Bipolartransistors entschieden haben und sich für eine Beta (Stromverstärkung) von 10 entschieden haben (wird in der Praxis viel größer sein), ergibt sich (für Iload = 10 mA. Ibase = Ib/min Beta = 10/10 = 1 mA. Rb = V/i = (Vdrive - Vbe) / 1 mA = (3,3-0,7) / 0,001 <= 26 K.
Rb = 22 K wird gut funktionieren.

Ioff wird nahe Null sein.

das ist im Wesentlichen das Problem. Die Alternative besteht darin, den Roh-Vin für die gesamte Schaltung ablaufen zu lassen, was ziemlich unterschiedlich sein kann, daher die ursprüngliche Frage.
@kolosy Es wäre besser, wenn Sie Ihre Frage etwas verfeinern würden. Dinge wie „das ist im Wesentlichen das Problem“ zu sagen bedeutet, dass wir „das ist“ richtig verstehen KÖNNEN und vielleicht auch nicht. Wenn beispielsweise V_LiFePO4_minimum minus eine wirklich winzige Menge - beispielsweise 50 mV - ausreicht, verwenden Sie einfach einen MOSFET mit geeignet niedrigem Rdson, und es funktioniert. Wenn "Raw Vin" höher und immer verfügbar ist, sollten Sie dies sagen und sagen, was es ist. Ein linearer Regler kann gute Arbeit leisten, wenn er von Raw_Vin gespeist wird. Sie sagen, der Sensor hat eine Last von 7 mA. Welche anderen Lasten gibt es? Was ist die maximal zulässige oder gewünschte Sensorspannung in Ihrer Anwendung?
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Entschuldigung, aber alle Details sind vorhanden, einschließlich des Aussehens von Raw Vin, der Belastung des Sensors usw. Ich schätze Ihre Antwort, aber die Frage war, ob ein Transistor (speziell BJT) in einer Umgebung funktionieren kann, in der Vc aussieht so wie hier. Sie haben den Teil "Wenn nicht, was dann" beantwortet, aber nicht die ursprüngliche Frage.
@kolosy Die ganze Antwort, die Sie brauchen, ist in meiner Antwort. Ihre Frage ist zu weit verbreitet, um sicher zu sein, was Sie wirklich wollen. Wenn Sie beispielsweise 0,05 V weniger als die Vmin der Batterie tolerieren können, kann ein MOSFET zum Laufen gebracht werden. Aber können Sie das tolerieren? Wer kann das schon sagen. Du nicht. Verwenden Sie einen MOSFET. Und schauen Sie sich meine Rb-Größe für einen Bipolaren an. Kleineres Rb ist OK. Und beachten Sie, dass Vast_bipolar normalerweise NICHT 0,7 V beträgt, außer durch Zufall - es kann 0,05 V sein, sagen wir bis 1 V +, das in der Situation tief endet. Verwenden Sie einen MOSFET. Verwenden Sie einen MOSFET.
Transistor als Schalter in einer Umgebung mit variabler Spannung
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