logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Dobór rezystorów dla klucza tranzystorowego z tranzystorem Darlingtona TIP147T i Arduino

MikolajMis 05 Wrz 2024 09:12 855 41
Najlepsze odpowiedzi

Jak dobrać rezystory i element wykonawczy do klucza tranzystorowego sterowanego z Arduino przez transoptor dla obciążenia 12/24 V i prądu około 1 A?

Nie warto realizować tego jako klucza z TIP147T/Darlingtonem; dla 1 A lepszy będzie P‑MOSFET, a przy BJT typu BD136 trzeba by zapewnić duży prąd bazy rzędu 50–100 mA, którego zwykły transoptor może nie dać [#21215718][#21215758][#21216610] Jeśli używasz P‑MOSFET-a, wyjście transoptora powinno ściągać bramkę do GND_OUT, a rezystor podciągający do plusa jest potrzebny, żeby w stanie wyłączenia bramka miała potencjał źródła [#21215718][#21216575] Przy zasilaniu 24 V trzeba ograniczyć Ugs diodą Zenera albo dzielnikiem; dla Zenera rezystor dobiera się tak, by prąd nie przekroczył możliwości transoptora i mocy diody: R ≥ (Uzas−Uz)/Icmax [#21217383] Można też zastosować dodatkowe oporniki, np. 22 kΩ równolegle do Zenera i 2,2 kΩ szeregowo z kolektorem transoptora, a dla niektórych MOSFET-ów nawet prosty dzielnik 1:1 wystarcza w szerokim zakresie zasilania [#21218169] Sam rezystor bramka–źródło/podciągający może mieć około 4,7 kΩ; mniejszy daje szybsze zbocza, większy mniejszy prąd sterowania [#21217233][#21217841]
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA
  • #1 21215693
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    Cześć,
    Chciałem prosić o pomoc w dobraniu wartości rezystorów dla układu klucza tranzystorowego opartego na tranzystorze Darlingtona TIP147T. Mam mikrokontroler Arduino, którym chcę sterować obciążeniem zasilanym 12 V i pobierającym prąd w okolicach 1 A.

    Schemat obwodu z transoptorem, tranzystorem TIP147T i diodą 1N4148W

    Zaplanowałem to sobie tak, że zastosuję transoptor - na wejściu dałem rezystor 300 Ω ograniczający prąd, następnie mam do wyjścia transoptora podłączoną bazę tranzystora PNP poprzez rezystor ograniczający prąd bazy - ale nie wiem, jak dobrać odpowiednią wartość. Tranzystor PNP zamyka się w momencie, kiedy bazę zwieramy do masy, więc chciałem zapytać, czy na bazie zastosować jakiś rezystor podciągający do zasilania 12 V.

    Będę wdzięczny za pomoc!
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #2 21215718
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4543
    Pomógł: 389
    Ocena: 2007
    Tak, trzeba zastosować rezystor podciągający do plusa. Ale tranzystor Darlingtona tutaj nie jest dobrym rozwiązaniem, bo ma całkiem spore napięcie nasycenia, ponad 1 V. Tutaj wystarczy zwykły tranzystor złączowy bipolarny albo MOSFET.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #3 21215737
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    acctr napisał:
    Ale tranzystor Darlingtona tutaj nie jest dobrym rozwiązaniem, bo ma całkiem spore napięcie nasycenia, ponad 1 V. Tutaj wystarczy zwykły tranzystor złączowy bipolarny albo MOSFET.

    A jaki tranzystor bipolarny proponujesz albo jak powinien wyglądać układ z MOSFET-em?
    Zapomniałem dodać, że obecnie zasilanie wynosi 12 V, natomiast może być przymus przejścia na 24 V, więc chcę, żeby układ mógł działać również z zasilania 24 V.

    Wielkie dzięki za odpowiedź.
  • #4 21215758
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4543
    Pomógł: 389
    Ocena: 2007
    Jeżeli to ma być prąd maks. 1 A, to wystarczy BD136. Dla prądu bazy 100 mA Usat wyniesie jakieś 250 mV, dla 50 mA to będzie 0,5 V. Inna opcja to użycie MOSFET-a P, np. IRF5305. To dla sterowania od plusa, ale możesz też rozważyć sterowanie od minusa.

    Dodano po 2 [godziny] 45 [minuty]:

    acctr napisał:
    Tutaj wystarczy zwykły tranzystor złączowy albo MOSFET.

    Napisałem "tranzystor BJT", jakiś "ekspert" poprawił na "tranzystor złączowy" co jest oczywiście bzdurą bo złączowy jest też JFET.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #5 21216067
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    acctr napisał:
    Jeżeli to ma być prąd maks. 1 A, to wystarczy BD136. Dla prądu bazy 100 mA Usat wyniesie jakieś 250 mV, dla 50 mA to będzie 0,5 V.
    A możesz mi powiedzieć, skąd wziąłeś te wartości?

    Bo w dokumentacji jest napisane, że wzmocnienie prądowe wynosi od 25 do 250, w związku z tym, że tranzystor się zamknął, to prąd bazy dla 1 A powinien wynosić od 4 mA do 25 mA. Możesz mi łopatologicznie wytłumaczyć/rozwinąć tę kwestię?

    Z góry wielkie dzięki!

    Pozdrawiam!
  • REKLAMA
  • #9 21216234
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    acctr napisał:
    Jest, ale trochę inaczej podane

    Rozumiem!
    Nie spodziewałem się tylko, że wzmocnienie prądowe będzie aż tak niskie dla takiego prądu.
    W takim razie, żeby ustawić prąd bazy 100 mA, muszę mieć odpowiedni rezystor, który obliczam ze wzoru:
    Rb= (Uin - Ube) / Ib, tak?

    Uin - napięcie na wyjściu transoptora / przed rezystorem bazy.

    Jaki będzie napięcie Uin w momencie, kiedy transoptor jest wyłączony?
  • Pomocny post
    #10 21216273
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    Posty: 22566
    Pomógł: 4167
    Ocena: 6039
    MikolajMis napisał:
    Nie spodziewałem się tylko, że wzmocnienie prądowe będzie aż tak niskie dla takiego prądu.
    Wzmocnienie spada dla wysokich prądów (zaznaczyłem na czerwono), poza tym nie chcemy pracować przy ledwie wystarczającym prądzie bazy (zaznaczyłem na pomarańczowo), ale dalej, żeby obniżyć spadek napięcia na tranzystorze (na zielono).
    Wykresy charakterystyk statycznych tranzystora 2N3904, z obszarami zaznaczonymi na czerwono, pomarańczowo i zielono.
    Nieliczne tranzystory mają takie szczegóły w karcie katalogowej, dlatego przykład dotyczy 2N3904 tranzystora z prądem maks. 200 mA (widać, że nie warto pracować przy 200 mA). Z charakterystyki można odczytać, że już przy Ib = 3 mA i Ic = 100 mA mamy nasycenie (beta 30) ale warto pracować przy Ib 6 mA (jakby beta była 15) poza tym tranzystor ma rozrzuty produkcyjne i może się trafić gorszy egzemplarz. Producenci podają parametry nasycenia dla Ic/Ib=10 (bo im tak wygodnie).
    Wszystkie tranzystory mają podobny przebieg charakterystyk, tylko dla innych prądów/napięć.
  • Pomocny post
    #11 21216575
    CYRUS2
    Poziom 43  
    Posty: 17733
    Pomógł: 1225
    Ocena: 3471
    MikolajMis napisał:
    Rozumiem!
    Nie spodziewałem się tylko, że wzmocnienie prądowe będzie aż tak niskie dla takiego prądu.
    W takim razie, żeby ustawić prąd bazy 100 mA
    Nie.
    MikolajMis napisał:

    Schemat obwodu z transoptorem, tranzystorem TIP147T i diodą 1N4148W
    Stosując BD136 zamiast TIP147T, trzeba znaleźć transoptor, który wyda ciągły prąd 50 mA (100 mA).

    Dodano po 6 [minuty]:

    MikolajMis napisał:
    Tranzystor PNP zamyka się w momencie, kiedy bazę zwieramy do masy
    Nie. Otwiera się, gdy zwieramy bazę do GND_OUT.
  • #12 21216590
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    Faktycznie, kompletnie zapomniałem o tej kwestii, a na początku z tego właśnie powodu wybór padł na Darlingtona. Raczej myślę o zwykłym transoptorze: EL817S1, więc większy prąd wyjściowy będzie problemem.

    W takim razie szukać innego tranzystora bipolarnego, który nie będzie potrzebował tak dużego prądu bazy, czy zostać przy tym Darlingtonie?

    Dzięki za zaangażowanie!
  • Pomocny post
    #13 21216610
    CYRUS2
    Poziom 43  
    Posty: 17733
    Pomógł: 1225
    Ocena: 3471
    MikolajMis napisał:
    W takim razie szukać innego tranzystora bipolarnego, który nie będzie potrzebował tak dużego prądu bazy
    Tranzystor bipolarny się nie nadaje do schematu #1.
    Należy zastosować MOSFET typu P.

    MikolajMis napisał:
    Bo w dokumentacji jest napisane, że wzmocnienie prądowe wynosi od 25 do 250, w związku z tym, że tranzystor się zamknął, to prąd bazy dla 1 A powinien wynosić od 4 mA...
    Nie.
    25 × 4 mA = 100 mA.
  • Pomocny post
    #14 21216636
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4543
    Pomógł: 389
    Ocena: 2007
    MikolajMis napisał:
    W takim razie szukać innego tranzystora bipolarnego, który nie będzie potrzebował tak dużego prądu bazy, czy zostać przy tym Darlingtonie?

    Jak chcesz uzyskać większy prąd, możesz dodać zwykły tranzystor bipolarny, nawet zamiast transoptora.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #15 21216651
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    CYRUS2 napisał:
    Tranzystor bipolarny się nie nadaje do schematu #1.
    Należy zastosować MOSFET typu P.

    Czyli uważasz, że tranzystor Darlingtona również odpada, MOSFET jest lepszą opcją? Tyle że myślałem już wcześniej o MOSFET i uważam, że będzie problem w momencie, kiedy zasilanie będzie wynosiło 24 V, żeby zmieścić się w Ugs dopuszczalnym...

    acctr napisał:
    Jak chcesz uzyskać większy prąd, możesz dodać zwykły tranzystor bipolarny, nawet zamiast transoptora.

    Raczej optoizolacja jest konieczna, nie chcę z niej rezygnować.
  • #16 21216666
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 14318
    Pomógł: 2090
    Ocena: 2203
    Ponieważ zaraz będziesz się doktoryzował z tego tematu, więc wrzucę jeszcze inne rozwiązanie - kup optoMOSFET, coś z serii AQY (np. AQY212GS). Wyjdzie drożej, ale nie musisz za dużo liczyć. :) Na 1 A nie ma problemu. P-MOSFET to taki sobie pomysł, jeśli tam zamiast 12 V ma być 2 4V - VGS >20 V w większości MOSFET-ów je zniszczy, więc trzeba dodatkowej zabawy.
    Nie wiem, co chcesz osiągnąć, ale nie prościej wywalić optoizolację, która i tak pewnie nic nie daje, i sterować z Arduino N-MOSFET-em "logic level"?
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #17 21216674
    CYRUS2
    Poziom 43  
    Posty: 17733
    Pomógł: 1225
    Ocena: 3471
    MikolajMis napisał:
    Tyle, że myślałem już wcześniej o MOSFET i uważam że bedzie problem w momencie, kiedy zasilanie będzie wynosiło 24 V, żeby zmieścić się w Ugs dopuszczalnym...
    Wstawiasz diodę Zenera na bramkę i po problemie.
  • #18 21217147
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    CYRUS2 napisał:
    Wstawiasz diodę Zenera na bramkę i po problemie.

    Cześć!
    Zrobiłem taki układ:

    Schemat przedstawiający obwód z transoptorem, diodą Zenera i tranzystorem

    Zastosowałem P-MOSFET IRF5305PBF oraz diodę Zenera 18 V (BZD27C18PW) - dioda będzie OK?
    Jeszcze mam pytanie, czy wyjście transoptora podciągać do 24 V przez jakiś rezystor.

    Będę bardzo wdzięczny za pomoc!
  • #20 21217163
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    acctr napisał:
    Jeżeli masz zamiar podawać jakiś przebieg prostokątny powyżej kilkudziesięciu Hz, to lepiej jest zastosować układ sterujący w postaci komplementarnego wtórnika albo specjalizowanego układu scalonego.

    To ma być zwykły włącznik - albo 0 V, albo 24V.
    Nie rozumiem, czemu dioda jest między kolektorem a bramką. Mógłbyś rozwinąć temat? Rozumiem, że rezystor R3 (4,7 kΩ) to rezystor podciągający służący wymuszeniu stanu na wejściu MOSFET-a?
    A R2 znowu służy do tego, żeby na wyjściu był stan ustalony 0 V?

    Z góry wielkie dzięki!
  • REKLAMA
  • #22 21217203
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    acctr napisał:
    Zakładając, że DZ jest na napięcie 12 V, na bramce będzie 12 V względem masy, bo 24 - 12 = 12.

    Na bramce będziemy mieli 12 V, czyli Ugs = Us - Ug = 24 V - 12 V = 12 V, dobrze myślę?
    Tutaj mam mój schemat:

    Schemat elektroniczny z elementami optycznymi i tranzystorem IRF5305PBF

    Będzie OK?
  • #24 21217215
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    acctr napisał:
    Tak, dokładniej rzecz biorąc będzie -12V względem plusa zasilania bo tak się zwykle podaje dla tranzystorów bipolarnych PNP albo dla unipolarnych z kanałem P.


    Super, dzięki bardzo za pomoc!
    Jeszcze pytanie - czemu ten rezystor między bazą a źródłem ma 4,7k? Mogę go podciagnąć też 10k ?
  • #25 21217233
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4543
    Pomógł: 389
    Ocena: 2007
    Dla stromości zboczy lepiej, żeby miał mniejszą rezystancję, dla mniejszego prądu sterowania lepiej, żeby miał większą.
    Przyjęło się, że MOSFET-y są sterowane napięciem, ale bramka ma pojemność, którą trzeba naładować i rozładować, stąd układ sterujący MOSFET-a powinien mieć wyjście o niskiej rezystancji. Dlatego najlepszy jest wtórnik komplementarny.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #26 21217249
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    acctr napisał:
    Dla stromości zboczy lepiej żeby miał mniejszą rezystancję, dla mniejszego prądu sterowania lepiej, żeby miał większą.
    Przyjęło się, że MOSFET-y są sterowane napięciem, ale bramka ma pojemność, którą trzeba naładować i rozładować, stąd układ sterujący MOSFET-a powinien mieć wyjście o niskiej rezystancji. Dlatego najlepszy jest wtórnik komplementarny.


    Super, dzięki - czyli rozumiem, że ten rezystor z pojemnością wejściową MOSFET-a tworzy filtr RC, tak ?

    acctr napisał:
    Raczej coś takiego


    A możesz jeszcze dokładniej opisać rozkład potencjałów/prądów dla tego układu w przypadku podania 0 lub 1 na wejściu transoptora? Bo coś rozumiem, ale nie do końca - mam wątpliwości w kwestii wykorzystania diody Zenera w taki a nie inny sposób. Proszę o krótki opis, jeśli masz chwilę. Będę wdzięczny bardzo!
  • #27 21217383
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4543
    Pomógł: 389
    Ocena: 2007
    Gdy tranzystor w transoptorze nie przewodzi, to przez DZ nie płynie prąd, czyli na bramce MOSFET-a mamy potencjał linii zasilania.
    Gdy tranzystor przewodzi, przez DZ i rezystor płynie ten sam prąd, w wyniku czego odkłada się na nich napięcie. Z II prawa Kirchhoffa suma napięć na DZ i rezystorze musi być równa napięciu zasilania, napięcie na DZ znamy, więc wystarczy dodawanie, aby znaleźć Ur.
    Znając Ur, liczymy prąd z prawa Ohma. Prąd nie może przekraczać maks. Ic transoptora oraz nie może powodować zniszczenia diody poprzez wydzielanie nadmiernej mocy.
    Czyli
    R >= Ur/Icmax,
    I <= Pdzmax/Udz,
    Ur = Uzas - Udz.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #28 21217540
    CYRUS2
    Poziom 43  
    Posty: 17733
    Pomógł: 1225
    Ocena: 3471
    MikolajMis napisał:
    Zrobiłem taki układ:
    Schemat przedstawiający obwód z transoptorem, diodą Zenera i tranzystorem
    To jest prawie dobry schemat.
    Równolegle z diodą Zenera powinien być rezystor 22 kΩ/0,16 W.

    Szeregowo z diodą Zenera można dodać rezystor 1 kΩ/0,16 W - ale niekoniecznie.
    Bo nie wiadomo, jaki prąd wyda transoptor. Należy najpierw zmierzyć prąd transoptora przy wysterowaniu przez 300 Ω.
  • #29 21217680
    MikolajMis
    Poziom 2  
    Posty: 57
    Ocena: 3
    acctr napisał:
    Czyli R >= Ur/Icmax, I <= Pdzmax/Udz, Ur = Uzas - Udz.

    Dziękuję bardzo za tak wyczerpującą odpowiedź. To wystarczy, rozumiem.
    Strasznie dziękuję za pomoc w temacie!

    CYRUS2 napisał:
    To jest prawie dobry schemat.

    Wielkie dzięki za odpowiedź i pomoc przy tym problemie. Ja zastosuję jednak schemat, który omówiliśmy już z @acctr. Mam nadzieję, że również możesz potwierdzić to, że będzie działał odpowiednio.
    Jeszcze raz dziękuję za zaangażowanie!
  • #30 21217687
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 48854
    Pomógł: 3200
    Ocena: 4193
    Prąd opornika 22 kΩ równoległego do diody Zenera będzie poniżej 1 mA, na ten szeregowy opornik 1 kΩ wypadnie poniżej 6 V, typowy transoptor będzie zdolny dać większy prąd (jakieś 817 mają CTR chyba od 50% do ponad 200%, a na wejście poprzez opornik 300 Ω pójdzie prąd ponad 10 mA, jeśli Arduino jest zasilane napięciem 5 V). Więc lepiej dać ten opornik i może być większy, np. 2,2 kΩ.

Podsumowanie tematu

✨ Dyskusja dotyczy doboru rezystorów dla układu klucza tranzystorowego z tranzystorem Darlingtona TIP147T oraz mikrokontrolera Arduino, który ma sterować obciążeniem 12 V pobierającym prąd około 1 A. Użytkownik planował zastosować transoptor oraz rezystor ograniczający prąd bazy tranzystora PNP, jednak otrzymał sugestie, aby zamiast tranzystora Darlingtona użyć zwykłego tranzystora bipolarnym (np. BD136) lub MOSFET-a (np. IRF5305). W trakcie dyskusji poruszono kwestie związane z wzmocnieniem prądowym, wartościami rezystorów oraz zastosowaniem diody Zenera w celu stabilizacji napięcia. Użytkownik ostatecznie zdecydował się na MOSFET-a P-MOSFET IRF5305PBF oraz diodę Zenera 1SMB5927BT3G, a także obliczył odpowiednie wartości rezystorów dla swojego układu.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA