트랜지스터 전자 스위치 - 작동 원리 및 회로도

펄스 장치에서는 종종 트랜지스터 스위치를 찾을 수 있습니다. 트랜지스터 스위치는 플립플롭, 스위치, 멀티바이브레이터, 차단 생성기 및 기타 전자 회로에서 발견됩니다. 각 회로에서 트랜지스터 스위치는 그 기능을 수행하며 트랜지스터의 동작 모드에 따라 스위치 전체의 회로가 변경될 수 있지만 트랜지스터 스위치의 기본 개략도는 다음과 같습니다.

트랜지스터 스위치의 기본 작동 모드에는 일반 활성 모드, 포화 모드, 차단 모드 및 활성 역방향 모드와 같은 몇 가지 기본 모드가 있습니다. 트랜지스터 스위치 회로는 기본적으로 공통 이미터 트랜지스터 증폭기 회로이지만 이 회로는 일반적인 증폭기와 기능 및 모드가 다릅니다.

주요 애플리케이션에서 트랜지스터는 빠른 스위치 역할을 하며 주요 정적 상태는 트랜지스터가 꺼져 있고 트랜지스터가 켜져 있는 두 가지 상태입니다. Latched State — 트랜지스터가 차단 모드에 있을 때 열린 상태입니다.닫힌 상태 -트랜지스터의 포화 상태 또는 포화에 가까운 상태로 트랜지스터가 열린 상태입니다. 트랜지스터가 한 상태에서 다른 상태로 전환될 때 캐스케이드의 프로세스가 비선형인 활성 모드입니다.

정적 상태는 트랜지스터의 정적 특성에 따라 설명됩니다. 두 가지 특성이 있습니다. 출력 계열 - 컬렉터 - 이미 터 전압에 대한 컬렉터 전류의 의존성 및 입력 계열 - 베이스 - 이미 터 전압에 대한 기본 전류의 의존성.

컷오프 모드는 트랜지스터의 두 pn 접합이 반대 방향으로 바이어싱되는 것을 특징으로 하며 깊은 컷오프와 얕은 컷오프가 있습니다. 딥 브레이크다운은 접합부에 적용된 전압이 임계값보다 3~5배 높고 작동하는 것과 반대 극성을 갖는 경우입니다. 이 상태에서 트랜지스터는 열려 있고 전극의 전류는 매우 작습니다.

얕은 브레이크에서 전극 중 하나에 인가된 전압은 더 낮고 전극 전류는 딥 브레이크보다 더 높으며 그 결과 전류는 이미 출력 특성 계열의 더 낮은 곡선에 따라 인가된 전압에 따라 달라집니다. , 이 곡선을 «제한 특성»이라고 합니다...

예를 들어, 저항성 부하에서 작동할 트랜지스터의 키 모드에 대해 단순화된 계산을 수행합니다. 트랜지스터는 완전히 열린 상태(포화) 또는 완전히 닫힌 상태(차단)의 두 가지 기본 상태 중 하나만 오랫동안 유지됩니다.

트랜지스터 부하는 공칭 12V에서 코일 저항이 400옴인 릴레이 SRD-12VDC-SL-C의 코일이 되도록 합니다.우리는 릴레이 코일의 유도 특성을 무시하고 개발자가 일시적인 방출로부터 보호하기 위해 소음기를 제공하도록 하지만 릴레이가 매우 오랫동안 한 번 켜진다는 사실을 기반으로 계산할 것입니다. 컬렉터 전류는 다음 공식으로 찾습니다.

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

여기서: Ik - 컬렉터의 직류; Usup - 공급 전압(12볼트) Ukenas - 바이폴라 트랜지스터의 포화 전압(0.5볼트) Rn - 부하 저항(400옴).

우리는 Ik = (12-0.5) / 400 = 0.02875 A = 28.7mA를 얻습니다.

충실도를 위해 제한 전류와 제한 전압에 대한 마진이 있는 트랜지스터를 살펴보겠습니다. SOT-32 패키지의 BD139가 적합합니다. 이 트랜지스터의 매개변수는 Ikmax = 1.5A, Ukemax = 80V입니다. 좋은 여유가 있을 것입니다.

28.7mA의 컬렉터 전류를 제공하기 위해서는 적절한 베이스 전류가 제공되어야 하며, 베이스 전류는 Ib = Ik / h21e 공식에 의해 결정되며 여기서 h21e는 정적 전류 전달 계수입니다.

최신 멀티미터를 사용하면 이 매개변수를 측정할 수 있으며 우리의 경우에는 50이었습니다. 따라서 Ib = 0.0287 / 50 = 574μA입니다. 계수 h21e의 값을 알 수 없는 경우 신뢰성을 위해 이 트랜지스터에 대한 문서에서 최소값을 취할 수 있습니다.

필요한 기본 저항 값을 결정합니다. 주 이미 터의 포화 전압은 1V입니다. 즉, 전압이 5V 인 논리 미세 회로의 출력 신호에 의해 제어가 수행되면 필요한 기본 전류 574μA를 제공하고 1V 전환시 강하가 발생합니다. :

R1 = (우인우베나스) / Ib = (5-1) / 0.000574 = 6968옴

표준 시리즈 6.8 kOhm 저항의 더 작은 쪽(전류가 충분하도록)을 선택합시다.

그러나 트랜지스터가 더 빨리 전환되고 작동이 안정적이려면베이스와 이미 터 사이에 추가 저항 R2를 사용하고 일부 전력이 떨어지므로 저항을 줄여야합니다. 저항 R1. R2 = 6.8kΩ으로 가정하고 R1의 값을 조정해 보겠습니다.

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (저항 R2를 통해) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

R1 = (5-1) / (0.000574 + 1/6800) = 5547옴.

R1 = 5.1kΩ 및 R2 = 6.8kΩ으로 설정합니다.

스위치 손실을 계산해 보겠습니다. P = Ik * Ukenas = 0.0287 * 0.5 = 0.014W. 트랜지스터에는 방열판이 필요하지 않습니다.