[Rozwiązano] Zastąpienie tranzystora PNP TO92 do poprawnej pracy przekaźnika 5 V, cewki 47 om, 106 mA

Tranzystor PNP w obudowie TO92 kontroluje przekaźnik 5 V, cewka 47 om, 106 mA. Napięcie zasilacza jest 4,95 V.
Napięcie bazy jest zwykle około 0,4 V w stanie włączenia.
Napięcie emiter-kolektor nie spada poniżej 1,05 V, co powoduje napięcie na cewce przekaźnika jedynie 3,9 V i są problemy z załączaniem przekaźnika.

Jaki tranzystor w miejsce PNP poprawi prace układu?

2345 napisał:

Napięcie bazy jest zwykle około 0,4 V w stanie włączenia.

No to może spróbuj podnieść to napięcie do prawidłowej wartości 0,7 V poprzez dobór rezystora bazowego?

Za niskie napięcie zasilania. Dodaj 1 V.

Wypróbuj kilka tranzystorów PNP TO-92, które możesz rozważyć:

2N3906: To powszechnie stosowany tranzystor PNP TO-92 o dobrych parametrach prądowych. Sprawdź jego kartę katalogową, aby upewnić się, że spełnia Twoje wymagania.

BC557: Jest to inny popularny tranzystor PNP TO-92. Podobnie jak w przypadku 2N3906 zobacz kartę katalogową, aby sprawdzić, czy spełnia Twoje wymagania.

S8050: To tranzystor PNP TO-92, który również może być rozważany. Sprawdź jego parametry w karcie katalogowej.

Przy wyborze tranzystora zwróć uwagę na napięcie nasycenia (Vce(sat)), które powinno być możliwie niskie. Pamiętaj również, aby dostosować rezystor bazy (jeśli jest używany) do nowych parametrów tranzystora.

Pamiętaj, aby zawsze sprawdzić dokumentację techniczną tranzystora.

Dziękuję za odpowiedzi. Wymiana na inny PNP nie wchodzi w rachubę, ponieważ cewka jest w obwodzie emitera i tranzystor nie wchodzi nigdy w nasycenie. Próbowałem innych PNP i jest wprawdzie mała korzyść – ale w zakresie 70 mV.
Zmiana PNP na inny nie zmienia zasadniczo napięcia E-C. Myślałem o zmianie na MOSFET, ale napotkałem na spore trudności ze znalezieniem tranzystora z małym RDSON. Jeśli cewka ma 47 om, to wtedy sensowne są wartości RDSON poniżej 13 om, ale nie mogę nic takiego znaleźć w obudowie TO-92.

Nie rozumiem Twoich rozważań. Pierwsze lepsze P-MOSFET w TO-92:

2SJ178 i jego parametry: Uds = -30 V, Id = -1 A, P = 0,75 W, Rds = 1,5 om, Ugson = -4 V

lub

TP0604N3-G i jego parametry: Uds = -40 V, Id = -0,43 A, P = 0,74 W, Rds = 2 om, Ugson = -1 V

2345 napisał:

Dziękuję za odpowiedzi. Wymiana na inny PNP nie wchodzi w rachubę, ponieważ cewka jest w obwodzie emitera

Przypuszczam, że przyczyna kłopotu to cewka w obwodzie emitera. Narysuj schemat tego sterowania.

>>20833306

WSPANIALE. O COŚ TAKIEGO CHODZI. Tylko 2SJ178 jest "discontinued". Mnie to potrzebne do produkcji, gdzie minimalna ilość to 6000 sztuk na dzień dobry. Potrzebuję tranzystora, który jest "active".

TP0604N3-G jest za drogi.

Dodano po 4 [minuty]:

CYRUS2 napisał:

2345 napisał:

Dziękuję za odpowiedzi. Wymiana na inny PNP nie wchodzi w rachubę, ponieważ cewka jest w obwodzie emitera

Przypuszczam, że przyczyna kłopotu to cewka w obwodzie emitera. Narysuj schemat tego sterowania.

OCZYWIŚCIE. To odziedziczony idiotyzm. Nic nie mogę z tym zrobić. Nie mogę zmienić płytek, bo mam ich kilka tysięcy w magazynie. Jedyne, co mogę zrobić, to zmienić tranzystor.

Nie ma co rysować, cewka do +5 V, dół cewki do emitera, kolektor do masy a na bazę podawany jest sygnał logiczny TTL, który jest zróżnicowany w tym sensie, że zależy od modelu urządzenia. I czasem jest 0,1 V, a czasem 0,4 V. I są jaja.

Jak wstawisz P-MOSFET w układzie WD zamiast bipolarnego PNP w układzie WK (E=S G=B D=K), to wcale nie będzie działać, tylko N-MOSFET w układzie WS, ale to wymaga sterowania stanem wysokim i podłączenia S do masy albo P-MOSFET od strony plusa zasilania.

Zamiana PNP na coś podobnego do BC328-40/BC808-40 (o dużym wzmocnieniu i Ic nominalnie dużo powyżej 100 mA, żeby beta nie spadała) zmniejszyłaby trochę prąd wpływający do wyjścia i może nie odkładałoby się tam 0,4 V tylko mniej. Co to za wyjście? z jakiego układu? bipolarne czy MOS? Można by też dodać pull-down.

Jak masz gotowe płytki i zależy Ci, żeby działały, to pewnie skończy się na przerabianiu na WS/WE, cięciu ścieżek i łączeniu kynarem. Jak ktoś coś spartolił, trzeba to naprawić, kiedyś nawet w kamerze IR za kilkanaście kPLN widziałem kynar, choć to wstyd. Tak samo w sprzęcie, który szedł dla wojska. Niektórzy powinni jednak robić nowe płytki po takiej wpadce.

2345 napisał:

Nie mogę zmienić płytek, bo mam ich kilka tysięcy w magazynie. Jedyne, co mogę zrobić, to zmienić tranzystor.

Czyli przed tobą trudna decyzja, na razie wybrałeś opcję "wolę, jak nie działa", powyżej masz alternatywę, niezbyt przyjemną, ale dającą pozytywne rezultaty.

2345 napisał:

cewka jest w obwodzie emitera

... to może nie ma szans dobrze działać z tranzystorem PNP (a może da się poprawić układ, który steruje tym tranzystorem tak, by działało?) ani z P-MOSFET-em wzbogacanym; a z P-MOSFET-em zubażanym może być problem z wyłączaniem.

Na podstawie fragmentarycznych informacji trudno o trafną poradę - jak masz tego tysiące, to może jesteś w stanie dać kompletny schemat?

Jeśli cewka przekaźnika musi być między tranzystorem a +5 V, to może da się użyć tranzystora NPN/N-MOSFET-a? Tylko to wymaga odwrotnego sterowania.

2345 napisał:

Nie ma co rysować, cewka do +5 V, dół cewki do emitera, kolektor do masy, a na bazę podawany jest sygnał logiczny TTL

Zasadniczo takim sygnałem można sterować tylko tranzystor NPN (N-MOSFET musiałby być w pełni włączany napięciem 2 V, są i takie, ale już mały wybór), zwłaszcza jeśli to jest wyjście totem-pole. Która wersja TTL? Czy jest dioda równoległa do cewki? Jakieś oporniki w okolicy bazy tranzystora?

Jeśli masz miejsce, by zamiast pojedynczego tranzystora wstawić większą konstrukcję, choćby na pająka, możesz spróbować jednej z tych:

Po lewej układ Sziklai-ego. Powinien zapewnić trochę wyższe napięcie na przekaźniku. Ma 3 końcówki, więc nic nie trzeba przerabiać, ani dorabiać.
Jeśli natomiast nie zda egzaminu, pozostanie dodać jedną końcówkę (rezystora) i połączyć ją z plusem zasilania (układ po prawej).
Być może, uda się znaleźć jakiś nieodległy punkt na płytce, gdzie występuje to napięcie i obejść się bez wspomnianego kynaru, wykorzystując jedynie długie doprowadzenia rezystora. Wystarczy wówczas wsadzić go do rurki izolacyjnej - np. termokurczliwej.

Jeśli wystąpią problemy z wyłączaniem przekaźnika, do "pająka" trzeba będzie dodać rezystor (kilkanaście, kilkadziesiąt kiloom) między bazę i emiter npn-a.

Niestety żadna z tych konstrukcji nie zapewni poprawnego działania. Ta z lewej będzie działać podobnie jak sam tranzystor PNP; ta z prawej, jeśli będzie sterowana z wyjścia TTL, a ono będzie miało jakieś obciążenie do masy, nie będzie wyłączać tranzystora PNP - gwarantowany poziom wysoki TTL, to 2,4 V, a typowy 3,5 V bez obciążenia- w układzie po prawej stronie zostaje 1,4 V między emiterem, a bazą PNP...

Można pomyśleć o rozwiązaniu z kondensatorem między wyjściem TTL a bazą PNP - żeby po zmianie stanu na niski uzyskiwać przez ułamek sekundy ujemne napięcie na bazie PNP i większy prąd cewki - po włączeniu przekaźnika podtrzymanie włączenia wymaga już znacznie niższego napięcia i prądu cewki.

2345 napisał:

Nie mogę zmienić płytek, bo mam ich kilka tysięcy w magazynie. Jedyne, co mogę zrobić, to zmienić tranzystor.

W Polsce jest tranzystor BC327-40 – to tranzystor o prądzie 1 A.
Sprawdziłem: BC327-40 – na rezystorze 45 Ω 4,26 V.

2345 napisał:

co powoduje napięcie na cewce przekaźnika jedynie 3,9 V i są problemy z załączaniem przekaźnika.

Tranzystor BC557B (100 mA) na rezystorze 45 Ω jest 4,12 V.
4,12 V - 3,90 V = 0,22 V to duża różnica.
Problem może być nie w tranzystorze.

Zastosowanie tranzystora germanowego pozwoliłoby zwiększyć napięcie na cewce o 0,4 V - Semiconductors Bank ma tanie SP3086 (0,15 zł + VAT) w obudowie TO-92; na Allegro najtańsze tranzystory germanowe (ASY36) są ponad 10× droższe i mają inną obudowę.

_jta_ napisał:

Zastosowanie tranzystora germanowego pozwoliłoby zwiększyć napięcie na cewce o 0,4 V.

Z danych katalogowych ASY36 to nie wynika.
ASY36 Znalazłem Ic(Ube)
Przy Ic = 100 mA Ube przekracza 0,7 V przy prądzie bazy aż 20 mA.
PS. Początkowo też przypuszczałem, że tranzystor germanowy będzie lepszy.

Oglądałem dane innych tranzystorów germanowych. Z danych nie wynika, że będą lepsze rezultaty niż dla BC327/40.

Dodano po 2 [godziny] 22 [minuty]:

2345 napisał:

Nie ma co rysować, cewka do +5 V, dół cewki do emitera, kolektor do masy, a na bazę podawany jest sygnał logiczny TTL, który jest zróżnicowany w tym sensie, że zależy od modelu urządzenia. I czasem jest 0,1 V, a czasem 0,4 V. I są jaja.

To taki układ.

2345 napisał:

Jaki tranzystor w miejsce PNP poprawi pracę układu?

2345 napisał:

Próbowałem innych PNP i jest wprawdzie mała korzyść – ale w zakresie 70 mV.

Lepiej nie będzie. Żeby poprawić, należy dołożyć małą płytkę z 2 MOSFET-ami lub ze scalakiem C-MOS.

To nie jest amatorski projekt, to jest produkcja. Polecanie zawodnych tranzystorów germanowych do współczesnych urządzeń to słaby pomysł.

No właśnie, @CYRUS2, masz rację, to dokładnie tak wygląda. Dokładnie takie efekty osiągnąłem z innymi tranzystorami PNP. Muszę się nad tym zastanowić, bo walka o tak mały przyrost wydaje mi się nieuzasadniona.

jarek_lnx napisał:

To nie jest amatorski projekt, to jest produkcja, polecanie zawodnych tranzystorów germanowych do współczesnych urządzeń to słaby pomysł.

To wady nie usuwa. Zaciekawiło mnie, co mogą tranzystory germanowe - pomysł @_jta_.

We wpisie #1 autor nie napisał tego co w #8.

6000 sztuk i Ty chcesz się bawić w drutowanie układu?

Ten układ trzeba prawdopodobnie poprawić i jeszcze się okaże, że siedzi tam jakiś mikrokontroler, którego oprogramowanie też trzeba poprawić.

Można zastosować BC337 (albo BC338 - oba są NPN).
On Semiconductor podaje dla I_C = 100 mA i I_B = 2 mA U_CEtypowe < 0,1 V: https://html.alldatasheet.com/html-pdf/171972/ONSEMI/BC337/654/3/BC337.html
KEC dla I_C/I_B = 25 U_CEsat = 0,07 V: https://html.alldatasheet.com/html-pdf/422101/KEC/BC337/110/2/BC337.html
NXP dla I_C/I_B = 10 U_CEsat = 0,07 V: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/661765/PHILIPS/BC337.html
Motorola dla I_C/I_B = 10 U_CEsat = 0,06 V: https://html.alldatasheet.com/html-pdf/2884/MOTOROLA/BC337/776/3/BC337.html
Ale to wymaga odwrócenia logiki (stan wysoki dla włączenia przekaźnika albo dodatkowy tranzystor NPN jako inwerter).

Poza tym nie każdy egzemplarz tranzystora będzie miał odpowiednie parametry - trzeba będzie robić selekcję. I potrzebna będzie dioda do gaszenia przepięć.

A co na temat wymaganego tranzystora napisał autor projektu tego układu?

Ktoś to zaprojektował i ten ktoś ponosi za to odpowiedzialność. Zatem trzeba znaleźć winnego i obciążyć kosztami produkcji nowych płytek. I po problemie.

Grzegorz_madera napisał:

Zatem trzeba znaleźć winnego i obciążyć kosztami produkcji nowych płytek. I po problemie.

Teoretycznie, ale nie wiemy jak skomplikowana jest ta płytka.

willyvmm napisał:

6000 sztuk

Takie koszty mogą pogrzebać firmę, zatem szuka się metod "ratunkowych". Podwyższenie napięcia zasilającego przekaźnik rozwiązałoby sprawę, lecz nie wiemy, czy to realne.

Na płytce jest 6 takich "wejść", co powoduje, że nie ma sensu nic przerabiać. Nie wchodzi w rachubę przerabianie i drutowanie w produkcji. Tylko ewentualna wymiana tranzystora, choć to też wygląda na bezsens.

Płytka nie jest skomplikowana, ale projekt z lat 90. Nie mam dokumentacji CAD. Musiałbym to dokumentnie przeprojektować - a to jest sporo pracy. Co do odpowiedzialności - to nawet nie wiadomo, kto to zaprojektował, mam tylko wiedzę, kto to dopuścił do produkcji i się podpisał. Teraz jest na emeryturze i nawet tego nie pamięta.

Gdybym to przerabiał, to na pewno przez 8-kanałowy bufor i potem PNP w układzie z kolektorem połączonym z cewką i rezystorem bazy, aby tranzystor wchodził w nasycenie. Tylko wtedy ma to sens finansowy, bo dodaje tylko jedną część wartą może 40 centów, a 6 rezystorów ma pomijalny koszt.

A czy to w latach 90. działało? Jeśli wtedy działało, to co zostało zmienione? Może był używany inny przekaźnik? A może tranzystor NPN?

2345 napisał:

Tylko 2SJ178 jest "discontinued".

Jest z nim inny problem: Ugson = -4 V. To oznacza, że jak podasz sygnał 0,1 V, to na cewce przekaźnika dostaniesz 0,9 V - nie licz na działanie.

Nie wiem, jakie informacje masz, co w nich jest przypuszczeniem, a co udokumentowane. Więc trudno coś trafnie doradzić.

Układ jest skażony grzechem pierworodnym i czego byś nie zrobił, będzie źle. A nawet jeśli zadziała, to po podgrzaniu/ochłodzeniu albo po niewielkiej zmianie napięcia zasilania przestanie działać.
Przekaźniki są tak projektowane, że jeśli mają napięcie nominalne cewki X woltów, to przy dość znacznym PROCENTOWYM spadku napięcia nadal muszą przyciągać.
Tu jest fatalnie, bo przekaźnik na zaledwie 5 V, na tranzystorze na dzień dobry jest 0,7 V spadku (nigdy nie wejdzie w nasycenie w tym układzie), do tego dochodzi tolerancja wyjścia TTL w poziomie niskim i mamy spadek napięcia na cewce na poziomie nawet powyżej 20% nominału. Ma prawo przestać komutować.
Najlepsze, co można zrobić, to podnieść napięcie przynajmniej tej części układu, która zasila cewki, do co najmniej 5,5 V. Ale nie więcej niż 6 V. Układom nic się prawdopodobnie nie stanie, troszkę się ewentualnie bardziej spocą, ale odzyskasz zapas niezbędny i klikanie wróci.
Problem główny NIE leży w tranzystorach, tylko (pomijając karygodnie zły projekt) w napięciu sterującym bazę. Może da się wymienić układ sterujący z TTL na HC/HCT ale ja bym nawet mimo tego podciągnął zasilanie, bo to da gwarancję i zapas bezpieczeństwa.
To wszystko jest tak czy owak proteza. I niestety układ jest bublem, który tak naprawdę nadaje się do zmielenia lub pracowitego przedrutowania. Jeśli to poważne urządzenie, tak trzeba zrobić, jeśli nie można podnieść zasilania.

Być może układ zaprojektowano do przekaźników na 4 V. Ale pewnie nieprędko się o tym dowiemy - Kolega 2345 dawkuje informacje kroplomierzem...

Ktoś zadał słuszne poniekąd pytanie, czy to działało w latach 90. I mam wątpliwości. Mieliśmy sporo reklamacji i niewyjaśnionych do dzisiaj problemów. Ja je teraz wyjaśniłem i chwyciłem się za głowę. To jest zresztą całkiem ciekawe. To są przekaźniki z 2 kontaktami. Okazuje się, że przy zbyt niskim napięciu przekaźnik włącza się częściowo po jednej stronie, a po drugiej stronie nie włącza się zupełnie. Siła cewki jest zbyt mała, aby kontakt który „naciska pierwszy” mógł się ugiąć i to powoduje, ze drugi kontakt jest zawieszony „pomiędzy” kontaktami. To bardzo interesujące zachowanie pojawia się właśnie przy około 70% napięcia nominalnego.

Jednak widzę, że tego nie da się łatwo naprawić. MOSFET nie zadziała, bo nie ma prawa w tej konfiguracji. PNP ma zasadniczą wadę w postaci napięcia złącza emitera do bazy i nie da się tego przeskoczyć. Napięcia nie da się podnieść, bo napięcie jest podawane zewnętrznie, jest regulowane przez układy poza tą płytką i jedyne, co można chyba zrobić, to zmienić przekaźniki.

Ale kolejny poziom napięcia przekaźników jest 3,3 V i to z kolei jest ryzykowne, bo 4 V to nie 3,3 V. Wszystko jest źle. Dlatego zapytałem o Wasze opinie. Zaczynam się zastanawiać, czy tego wszystkiego nie przeprojektować. Zastanawiam się też, czy nie zamówić tych przekaźników w wersji 4 V. W takiej sytuacji będzie pewnie MOQ. Ciekawe, ile będą chcieli za te usługę.

2345 napisał:

Ale kolejny poziom napięcia przekaźników jest 3,3 V i to z kolei jest ryzykowne, bo 4 V to nie 3,3 V. Wszystko jest źle.

Przekaźnik ma w dokumentacji podany zakres napięć, w jakim będzie pracował poprawnie. Górną wartość ogranicza wytrzymałość termiczna, zależy od warunków otoczenia. Minimalne napięcie, przy którym producent gwarantuje załączenie, też jest różne dla różnych przekaźników "5 V". Istnieją też przekaźniki nominalnie na 4,5 V.



Dla przekaźnika 3 V można celowo zastosować tranzystor Darlingtona, na którym spadek napięcia będzie większy.

Darlington to bardzo dobry pomysł z 3,3-woltowym przekaźnikiem. To może być to! Dziękuję.

W tabelce w #28 dopuszczalne napięcie jest o 30% wyższe, a napięcie zadziałania o 25% niższe od nominalnego. Jeśli przekaźnik na 3,3 V będzie miał taką samą konstrukcję, a tylko inną cewkę, to dopuszczalne napięcie będzie 4,29 V, a napięcie zadziałania 2,475 V.