- Darlingtona tranzistora pāri un tā konfigurācija:
- Darlingtonas tranzistora pāra strāvas pieauguma aprēķins:
- Darlingtonas tranzistora piemērs:
- Darlingtonas tranzistora lietojums:
- Kas ir identisks Darlingtonas tranzistors?
- Darlingtonas tranzistora IC:
- Motora pārslēgšana, izmantojot ULN2003 IC:
Darlingtonas tranzistoru 1953. gadā izgudroja ASV elektroinženieris un izgudrotājs Sidnijs Darlingtons.
Dārlingtonas tranzistors izmanto divus BJT (Bi-polar junction tranzistor) tranzistorus, kas ir savienoti kopā. Dārlingtonas tranzistors ir savienots tādā konfigurācijā, kur viens no tranzistora izstarotājiem nodrošina neobjektīvu strāvu otram tranzistora pamatnei.
Darlingtona tranzistora pāri un tā konfigurācija:
Ja mēs redzam Darlingtona tranzistora simbolu, mēs skaidri redzam, kā divi tranzistori ir savienoti. Zemāk redzamajos attēlos ir parādīti divu veidu Darlingtona tranzistori. Kreisajā pusē tas ir NPN Darlington un otrā pusē PNP Darlington. Mēs varam redzēt, ka NPN Darlington sastāv no diviem NPN tranzistoriem, un PNP Darlington sastāv no diviem PNP tranzistoriem. Pirmais tranzistora izstarotājs ir tieši savienots pāri cita tranzistora pamatnei, arī divu tranzistoru kolektors ir savienots kopā. Šī konfigurācija tiek izmantota gan NPN, gan PNP Darlington tranzistoriem. Šajā konfigurācijā pāris vai Dārlingtonas tranzistors rada daudz lielāku pastiprinājumu un lielas pastiprināšanas iespējas.
Normāls BJT tranzistors (NPN vai PNP) var darboties starp diviem stāvokļiem - ON un OFF. Mums jānodrošina strāva bāzei, kas kontrolē kolektora strāvu. Kad mēs nodrošinām pietiekami daudz strāvas bāzei, BJT pāriet piesātinājuma režīmā, un strāva plūst no kolektora uz izstarotāju. Šī kolektora strāva ir tieši proporcionāla bāzes strāvai. Bāzes strāvas un kolektora strāvas attiecību sauc par tranzistora strāvas pieaugumu, ko apzīmē kā Beta (β). Tipiskā BJT tranzistorā strāvas pieaugums ir ierobežots atkarībā no tranzistora specifikācijas. Bet dažos gadījumos lietojumprogrammai ir nepieciešams lielāks strāvas pieaugums, ko nevarēja nodrošināt viens BJT tranzistors. TheDarlingtona pāris ir ideāli piemērots lietojumam, kur nepieciešams liels strāvas pieaugums.
Starpkonfigurācija:
Tomēr iepriekš attēlā redzamajai konfigurācijai tiek izmantoti divi PNP vai divi NPN, ir arī cita Darlingtona konfigurācija vai arī ir pieejama šķērskonfigurācija, kur PNP tiek izmantots ar NPN, vai NPN tiek izmantots ar PNP. Šāda veida krustojuma konfigurāciju sauc par Sziklai Darlington pāra konfigurāciju vai Push-Pull konfigurāciju.
Iepriekš redzamajā attēlā ir parādīti Sziklai Darlington pāri. Šī konfigurācija rada mazāk siltuma, un tai ir priekšrocības attiecībā uz reakcijas laiku. Par to mēs apspriedīsim vēlāk. To lieto AB klases pastiprinātājam vai vietās, kur nepieciešamas Push-Pull topoloģijas.
Šeit ir daži projekti, kuros mēs izmantojām Darlington tranzistorus:
- Toņu ģenerēšana, pieskaroties pirkstiem, izmantojot Arduino
- Vienkārša melu detektora shēma, izmantojot tranzistorus
- Tālsatiksmes IR raidītāja ķēde
- Līnijas sekotāja robots, izmantojot Arduino
Darlingtonas tranzistora pāra strāvas pieauguma aprēķins:
Zemāk redzamajā attēlā mēs varam redzēt divus PNP vai divus NPN tranzistorus, kas ir savienoti kopā.
Kopumā pašreizējais ieguvums no Darlington pāris būs tonim
Pašreizējais pastiprinājums (hFE) = Pirmais tranzistora pastiprinājums (hFE 1) * Otrais tranzistora pastiprinājums (hFE 2)
Iepriekš redzamajā attēlā divi NPN tranzistori izveidoja NPN Darlington konfigurāciju. Abi NPN tranzistori T1 un T2 ir savienoti kopā secībā, kur ir savienoti T1 un T2 kolektori. Pirmais tranzistors T1 nodrošina nepieciešamo bāzes strāvu (IB2) otrajam tranzistoram T2. Tātad bāzes strāva IB1, kas kontrolē T1, kontrolē strāvas plūsmu T2 pamatnē.
Tātad tiek sasniegts kopējais strāvas pieaugums (β), kad kolektora strāva ir
β * IB kā hFE = fFE 1 * hFE 2
Kad divi tranzistori ir savienoti kopā, kolektora kopējā strāva (IC) = IC1 + IC2
Kā iepriekš apspriests, mēs iegūstam kolektora strāvu β * IB 1
Šajā situācijā pašreizējais ieguvums ir vienotība vai lielāks par vienu.
Apskatīsim, kā pašreizējais pieaugums ir divu tranzistoru pašreizējā pieauguma reizinājums.
IB2 kontrolē T1 izstarotāja strāva, kas ir IE1. IE1 ir tieši savienots pāri T2. Tātad, IB2 un IE1 ir vienādi.
IB2 = IE1.
Mēs varam vēl vairāk mainīt šīs attiecības ar
IC 1 + IB 1
Mainot IC1, kā mēs to darījām iepriekš, mēs to iegūstam
β 1 IB 1 + IB 1 IB 1 (β 1 + 1)
Tāpat kā iepriekš, mēs to esam redzējuši
IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 2 As, IB2 vai IE2 = IB1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 β 1 + β 2 IB 1 IC = { β 1 + (β 1 + β 2) + β 2 }
Tātad kopējā kolektora strāvas IC ir atsevišķu tranzistoru pieauguma kombinācijas pieaugums.
Darlingtonas tranzistora piemērs:
60W slodze ar 15V ieejas sprieguma vajadzībām jāpārslēdz izmantojot divus NPN tranzistori, radot Darlington pāri. Pirmais tranzistora pastiprinājums būs 30, bet otrais - 95. Mēs aprēķināsim bāzes strāvu slodzes pārslēgšanai.
Kā mēs zinām, kad slodze tiks ieslēgta, kolektora strāva būs slodzes strāva. Saskaņā ar jaudas likumu kolektora strāva (IC) vai slodzes strāva (IL) būs
I L = I C = Jauda / Spriegums = 60/15 = 4 Amp
Tā kā pirmā tranzistora bāzes strāvas pieaugums būs 30, bet otrajam - 95 (β1 = 30 un β2 = 95), mēs varam aprēķināt bāzes strāvu ar šādu vienādojumu -
Tātad, ja mēs pirmajā tranzistora pamatnē izmantojam 1,3mA strāvu, slodze tiks ieslēgta “ ON ” un, ja mēs izmantosim 0 mA strāvu vai pamatne iezemēta, slodze tiks izslēgta “ OFF ”.
Darlingtonas tranzistora lietojums:
Darlingtona tranzistora pielietojums ir tāds pats kā parastajam BJT tranzistoram.
Iepriekš redzamajā attēlā slodzes pārslēgšanai tiek izmantots NPN Darlington tranzistors. Slodze var būt jebkura no induktīvās vai pretestības slodzes. Bāzes rezistors R1 nodrošina bāzes strāvu NPN Darlington tranzistoram. R2 rezistors ir ierobežot strāvu līdz slodzei. Tas ir piemērots īpašām slodzēm, kurām strāvas ierobežošana nepieciešama stabilā darbībā. Tā kā piemērā norādīts, ka bāzes strāvai nepieciešama ļoti zema, to var viegli pārslēgt no mikrokontrolleru vai digitālās loģikas vienībām. Bet, kad Dārlingtona pāris atrodas piesātinātā reģionā vai ir pilnīgi stāvoklī, visā pamatnē un izstarotājā ir sprieguma kritums. Dārlingtonas pārim tas ir galvenais trūkums. Sprieguma kritums svārstās no.3V līdz 1.2v. Šī sprieguma krituma dēļ Darlingtona tranzistors kļūst karstāks, kad tas ir pilnībā ieslēgts un piegādā strāvu slodzei. Konfigurācijas dēļ otro rezistoru ieslēdz pirmais rezistors, Darlingtona tranzistors rada lēnāku reakcijas laiku. Šādā gadījumā Sziklai konfigurācija nodrošina priekšrocības salīdzinājumā ar reakcijas laiku un termisko veiktspēju.
Populārs NPN Darlingtona tranzistors ir BC517.
Kā norādīts BC517 datu lapā, iepriekš minētais grafiks nodrošina BC517 līdzstrāvas pieaugumu. Trīs līknes no attiecīgi zemākas līdz augstākai sniedz informāciju par apkārtējās vides temperatūru. Ja mēs redzam 25 grādu apkārtējās temperatūras līkni, līdzstrāvas pieaugums ir maksimāls, ja kolektora strāva ir aptuveni 150 mA.
Kas ir identisks Darlingtonas tranzistors?
Identiskajam Dārlingtonas tranzistoram ir divi identiski pāri ar precīzi tādu pašu specifikāciju ar tādu pašu strāvas pastiprinājumu katram. Tas nozīmē, ka pašreizējais ieguvums pirmā tranzistors β1 ir tāda pati kā otrā tranzistoru strāvas pastiprinājuma beta2.
Izmantojot kolektora strāvas formulu, tiks noteikts identiskā tranzistora pašreizējais pieaugums
IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 2} * IB} IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 1} * IB} β 2 = IB / IC
Pašreizējais pieaugums būs daudz lielāks. NPN Darlington pāra piemēri ir TIP120, TIP121, TIP122, BC517 un PNP Darlington pāra piemēri ir BC516, BC878 un TIP125.
Darlingtonas tranzistora IC:
Darlingtona pāris ļauj lietotājiem vadīt vairāk enerģijas lietojumprogrammu, izmantojot dažus miliampus strāvas avota no mikrokontrollera vai vājas strāvas avotiem.
ULN2003 ir mikroshēma, ko plaši izmanto elektronikā un kas nodrošina lielas strāvas Darlingtona blokus ar septiņiem atvērta kolektora izvadiem. ULN saimi veido ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A, trīs dažādi varianti vairākās pakotņu opcijās. ULN2003 tiek plaši izmantots variants, kas ULN sērijā. Šajā ierīcē integrētās shēmas iekšpusē ir slāpēšanas diodes, kas ir papildu funkcija induktīvās slodzes vadīšanai, izmantojot šo ierīci.
Šī ir ULN2003 IC iekšējā struktūra. Tas ir 16pin mērcēšanas pakete. Kā redzam, ieejas un izejas tapa ir tieši pretējas, tāpēc ir vieglāk savienot IC un padarīt PCB dizainu vienkāršāku.
Ir pieejamas septiņas atvērtas kolektoru tapas. Ir pieejams arī viens papildu tapa, kas ir noderīgs ar induktīvo slodzi saistītai lietošanai, tas var būt motori, solenoīdi, releji, kuriem nepieciešamas brīvriteņu diodes, savienojumu varam izveidot, izmantojot šo tapu.
Ievades tapas ir saderīgas lietošanai ar TTL vai CMOS, no otras puses izejas tapas spēj noslīcināt lielas strāvas. Kā norādīts datu lapā, Dārlingtona pāri spēj nogremdēt 500mA strāvu un var panest 600mA maksimālo strāvu.
Augšējā attēlā katram draiverim tiek parādīts faktiskais Darlington masīva savienojums. To lieto septiņos draiveros, katrs vadītājs sastāv no šīs ķēdes.
Kad ULN2003 ieejas tapas, sākot no 1. kontakta līdz 7. kontaktam, ir aprīkotas ar High, izeja būs zema, un tā caur to iegremdēs strāvu. Un, kad mēs nodrošināsim zemu ievades kontaktu, izeja būs augstas pretestības stāvoklī, un tā nenogrims pašreizējā. Pin 9 tiek izmantots brīvrumbas diode; tam vienmēr jābūt savienotam ar VCC, pārslēdzot jebkuru induktīvo slodzi, izmantojot ULN sēriju. Mēs varam arī vadīt vairāk pašreizējo lietojumprogrammu, paralēli savienojot divu pāra ieejas un izejas, piemēram, mēs varam savienot 1. tapu ar tapu 2 un, no otras puses, savienot tapas 16 un 15 un paralēli diviem Dārlingtona pāriem, lai vadītu lielākas strāvas slodzes.
ULN2003 izmanto arī soļu motoru vadīšanai ar mikrokontrolleriem.
Motora pārslēgšana, izmantojot ULN2003 IC:
Šajā video motors ir savienots pāri atvērtai kolektora izejas tapai, no otras puses, ieejai mēs nodrošinām aptuveni 500nA (.5mA) strāvu un kontrolējam 380mA strāvu visā motorā. Tas ir tas, kā neliels bāzes strāvas daudzums var kontrolēt daudz lielāku kolektora strāvu Darlingtonas tranzistorā.
Turklāt, kā Motor tiek izmantots, pin 9 ir savienots pāri VCC nodrošināt brīvgaita aizsardzību.
Rezistors nodrošina zemu pievilkšanos, padarot ieeju LOW, kad no avota nenāk strāvas plūsma, kas padara izeju augstu pretestību, apstādinot motoru. Atgriezeniski notiks, ja papildu strāva tiek ievadīta visā ievades tapā.