Was passiert, wenn der Transistor im Sättigungsbereich für eine Konstantstromquelle arbeitet

Ich lerne etwas über die Konstantstromquellen und habe dieses Video gefunden

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Was ich nicht verstehe, ist, dass, wenn die Durchlassspannung der LED von 1,7 V auf 3,3 V erhöht wird und unsere Emitterspannung auf 2 V gehalten wird, die Spannung über der Kollektor-Emitter-Verbindung verringert wird. Dadurch arbeitet der Transistor im Sättigungsbereich.

Warum hilft der Transistor im Sättigungsbereich nicht bei der Bereitstellung des Konstantstroms? In allen im Screenshot erwähnten Fällen ist Ie=Ve/R, was immer 2 V/100 Ohm, 20 mA ist. Da wir in allen Fällen (unterschiedliche LED-Durchlassspannung und gleiche Vdd-Versorgungsspannung) den gleichen Laststrom erhalten. Was ist also falsch daran, dass der Transistor in diesem Fall im Sättigungsbereich arbeitet?

Bitte klären Sie, wenn ich falsch liege

Wenn die LED-Spannung zunimmt, nimmt die verfügbare Spannung für Vce und V_RE ab. Sobald der Transistor gesättigt ist, kann Vce (per Definition der Sättigung) nicht kleiner werden. Jeder Versuch, den Strom zu erhöhen, kann nicht funktionieren. Die Sättigung ist also ein Extrem des Reglers.
Der Teil, den ich nicht verstehen kann, ist, dass ich verstehe, dass Vce mit zunehmender LED-Spannung abnehmen wird. Aber wie nimmt die Emitterspannung ab? Die Emitterspannung ist immer 0,7 V oder 0,6 V kleiner als die Basisspannung. Solange also die Emitterspannung bei 2 V bleibt, unabhängig davon, ob der Transistor aktiv oder in Sättigung arbeitet, Ie = Ve / Re = 20 mA (2 V / 100 Ohm), wird der Konstantstrom aufrechterhalten, richtig?
Der Transistor hört auf, als Transistor zu arbeiten, sobald er in die Sättigung eintritt. In Sättigung können Sie einen Draht von C nach E mit minimalem Unterschied verbinden (z. B. eine 0,1- oder 0,2-V-Quelle oder was auch immer verwenden, um einen kleinen Vsat-Abfall zu modellieren). In diesem Stadium spielt es keine Rolle, ob Sie mehr Spannung an die Basis anlegen - es hat keine Wirkung. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine LED, die bei 100 mA um 3,9 V abfällt, und der Transistor hat 0,1 V Vce Vsat. | VWiderstand = Vcc – V_LED – Vsat = 5 – 3,9 – 0,1 = 1 V. Ires = V/R = 1 V / 100 Ohm = 100 mA. Die Schaltung ist stabil mit 1V auf Re. Es "kümmert" sich nicht um Vbe, wenn der Transistor bei 0,1 V gesättigt ist.
OK. Ich verstehe es fast. Nur eine einfache Frage. Ich fand Ihren Kommentar und die folgende Antwort in einem Punkt widersprüchlich. Wenn sich der Transistor im Sättigungszustand befindet, beträgt die Spannung am Emitter 2 V, wie die folgende Antwort besagt, und Sie sagen, dass die Spannung am Emitter 1 V beträgt?
Vor ungefähr einer Woche habe ich über ein ähnliches Problem geschrieben, versuchen Sie, dieses Forum zu lesen.allaboutcircuits.com/threads/…
Und hier können Sie über die Sättigung lesen electronic.stackexchange.com/questions/276146/… und in der Sättigung gilt Ic = Beta x Ib nicht mehr. Das einzige, was bei der Sättigung zutrifft, ist, dass Ie = Ib + Ic und Ve = Vb - Vbe und Vce = 0,1 ... 0,01 V. Dies bedeutet, dass die Ve-Spannung in Sättigung nicht gleich 2 V ist, sondern niedriger ist. Wie viel niedriger hängt von der Komponente um die BJTs ab.
Es sind also der Basisstrom und das Beta des Transistors, die entscheiden, ob der Transistor im aktiven Modus oder im Sättigungsmodus arbeitet, richtig?
@G36, könntest du mir bitte eine Antwort schreiben. Ich möchte nur intuitiv verstehen. Ich möchte nur den Unterschied kennenlernen. Angenommen, wenn mir eine Schaltung mit Transistor gezeigt wird, wie werde ich analysieren, ob sie in der Sättigung des aktiven Bereichs arbeitet? Und was bestimmt die Emitterspannung des Transistors in beiden Modi? Eine detaillierte intuitive Antwort auf meine beiden obigen Fragen würde mir sehr helfen. Geben Sie bitte
Wenn der Transistor gesättigt ist, wirkt er als kleiner konstanter Spannungsabfall - wie zB 1 0,1 V - 0,2 V (typisch) Zenerdiode. Die Basisspannung und der Strom haben (im Wesentlichen) keinen Einfluss mehr. Das habe ich oben gesagt. Das sage ich jetzt. Das sage ich, wenn mich das nächste Mal jemand fragt. Werte aus Antworten müssen in dem Kontext genommen werden, in dem sie gemacht werden.

Antworten (2)

wenn die Durchlassspannung der LED von 1,7 V auf 3,3 V erhöht wird und unsere Emitterspannung auf 2 V gehalten wird ...

Bei Sättigung sinkt β auf Null, wenn V CE auf Null geht, sodass die Basis mehr Strom zieht. In Ihrer Schaltung führt dies zu einem größeren Spannungsabfall an R B1 , sodass die Emitterspannung nicht auf 2 V gehalten wird. Stattdessen sinkt er, wodurch der Kollektorstrom ebenfalls sinkt. Die LED erhält 3,3 V, jedoch bei niedrigerem Strom.

Hier ist das Ergebnis der Simulation Ihrer Schaltung in LTspice , wobei die LED-Spannung zwischen 1,7 V und 4,5 V variiert: -

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Zwischen 1,7 V und 2,9 V leistet der Transistor gute Arbeit, um den LED-Strom (rote Linie) konstant zu halten.

Oberhalb von 2,9 V geht der Transistor in die Sättigung, wenn die Spannung zwischen dem Kollektor (grüne Linie) und dem Emitter (blaue Linie) unter 0,2 V fällt, wodurch β sinkt und mehr Basisstrom (magentafarbene Linie) erforderlich ist, um den Strom durch R E aufrechtzuerhalten . Aber der höhere Basisstrom verringert auch die Basisspannung, da er mehr Strom durch R B1 zieht , was wiederum die Emitterspannung verringert. Mit weniger Spannung an R E (sowie mehr Strom von der Basis statt vom Kollektor) verringert sich auch der Kollektorstrom. In diesem Bereich wirkt der Transistor eher wie ein Widerstand als eine Konstantstromquelle.

Wenn der Spannungsteiler „steifer“ wäre und die Basisspannung trotz des erhöhten Basisstroms konstant halten würde, würde der Transistor in eine harte Sättigung gehen, wobei die Basis genügend Emitterstrom liefern würde, um V E nahe bei 2 V zu halten, selbst wenn der Kollektorstrom auf Null abfiel . Bei einer 5-V-Versorgung und dem Emitter bei 1,8 V wäre nicht genügend Spannung übrig, um eine 3,3-V-LED zum Leuchten zu bringen.

Vielen Dank für die ausführliche Antwort. Aber ich möchte 2 Dinge im Allgemeinen verstehen. Entschuldigung, wenn es zu einfach ist. 1. Wie berechnet man in der in der Frage genannten Schaltung den Basisstrom? Wir haben keinen Basiswiderstand, richtig? 2. Und wenn Sie im letzten Absatz sagen: "Kollektorstrom auf Null und Emitter auf 1,8 V gefallen", wie sind Sie dann auf den Emitterwert von 1,8 V gekommen? Könnten Sie bitte diese beiden Fragen erläutern

Was in deiner Beschreibung fehlt, ist das v C E wird nicht wirklich auf -0,3 V gehen. Wenn dies der Fall wäre, würde dies bedeuten, dass der Transistor Strom erzeugt und ihn irgendwie an die Schaltung liefert.

Stattdessen, v C E bleibt bei der Sättigungsspannung hängen, die typischerweise mit etwa 0,2 V angenommen wird. Das bedeutet, dass die Kathode der LED bei ~ 2,2 V liegt und nur 2,8 V über die LED liefert, sodass sie nicht viel Strom erzeugt und nicht sichtbar aufleuchtet.

Sie sagen also, der Strom auf der Kollektor-Emitter-Seite ist auch bei Sättigung immer gleich 2 V / 100 Ohm = 20 mA, aber die Durchlassspannung der LED beträgt nur 2,8 V, was möglicherweise ausreicht, um sich zu drehen die LED EIN
Der Strom wird immer durch den Wert des Emitterwiderstands und die Emitterspannung bestimmt, richtig? Und ist mein Verständnis des obigen Kommentars richtig?
In der Sättigung fällt die Basisspannung tatsächlich etwas ab, aber ich habe diesen Effekt aus Gründen der Vereinfachung weggelassen.
OK. Könnten Sie bitte Ihre Antwort bearbeiten, um sie anhand des Beispiels besser zu erklären, bitte? Es würde mir wirklich helfen
Was passiert, wenn der Transistor im Sättigungsbereich für eine Konstantstromquelle arbeitet
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