Tổng hợp kiến thức về transistor

0
112

Nguyên lý và ứng dụng thực tế của Transistor NPN

Nguyên lý cơ bản của transistor NPN

Tổng hợp kiến thức về transistor : Mặc dù các trường đại học đã đề cập đến chủ đề này tuy nhiên chúng ta sẽ cố gắng thảo luận về nguyên lý của transistor NPN trong phần Tổng hợp kiến thức về transistor này nó sẽ dễ hiểu hơn đối với những ai không phải là dân kỹ thuật. Transistor NPN là tên gọi của Transistor tiếp giáp lưỡng cực có hai vật liệu loại N hoặc hạt mang điện tích âm trong khi chỉ có một vật liệu loại P hoặc vật liệu mang điện tích dương. Các Transistor NPN được ký hiệu bở hình dưới đây.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Các Transistor NPN sử dụng cấu trúc bên dưới để xác định thành phần vật liệu cấu thành lên nó. Có hai vật liệu loại N kẹp giữa vật liệu loại P. Trong vật liệu loại N, điện tích âm chiếm ưu thế trong khi điện tích dương chiếm ưu thế trong vật liệu loại P.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Transistor NPN có thể được xem như hai điốt với các cực dương được kết nối như hình dưới đây có hai điốt với các cực dương được kết nối vì vật liệu loại P được kẹp bởi hai vật liệu loại N.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Transistor NPN ngày nay có nhiều loại. Ví dụ công suất nhỏ phổ biến, Transistor NPN BC817 của NXP có một linh kiện như dưới đây.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Một số Transistor NPN công suất là:

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Các Transistor NPN được sử dụng trong mạch logic, chuyển mạch điện tử, điều khiển rơle, điều khiển động cơ và các ứng dụng khuếch đại.

Nguyên lý Transistor NPN và Đặc tính Điện

Transistor lưỡng cực nói chung là một thiết bị điều khiển bằng dòng điện. Điều này có nghĩa là gì? Điều này có nghĩa là, nó cần một dòng điện đến cực B của nó để nó hoạt động bình thường. Nó không phải là mức của điện áp đặt vào cực B mà là một lượng dòng điện chạy đến cực B làm cho transistor hoạt động. Với đặc tính này, rõ ràng bây giờ bạn cần một điện trở mắc nối tiếp với cực B để có một mức dòng điện chạy qua cực B.

Trên thực tế, chỉ có hai điều chung cần nhớ về nguyên lý của transistor NPN:

Bật transistor

Đặt chế độ hoạt động

Lúc đầu, bạn cần bật Transistor trước khi dòng điện có thể chạy đến cực B. Để bật Transistor, phải vượt qua lớp tiếp giáp B-E. Điện áp cần thiết để vượt qua lớp tiếp giáp này (gọi tắt là VBE) giống với sự sụt áp của diode 0,7V.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Trong ứng dụng thực tế, VBE phải dựa trên datasheet của Transistor được sử dụng. Ví dụ BC817-25 của NXP, VBEsat thay đổi theo nhiệt độ và dòng IC. Xem đồ thị bên dưới.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

(Một số biểu dữ liệu sử dụng VBEsat để xác định điện áp BE).

Trong các ứng dụng thông thường, điện áp đặt vào cực B luôn cao hơn nhiều so với VBEsat, do đó sự thay đổi VBEsat có thể không phải là vấn đề. Tuy nhiên, sự biến đổi trên VBE nếu không được xem xét đúng cách sẽ gây nguy hiểm cho hoạt động của Transistor vì dòng điện I B sẽ thay đổi và sau đó cũng sẽ có sự thay đổi trên dòng điện I C , khi nó hoạt động trong vùng hoạt động.

Khi VBE được xác định, nó sẽ trở thành một thiết bị được kiểm soát bở dòng điện. Lượng dòng điện I C sẽ phụ thuộc vào mức của dòng điện I B miễn là hoạt động ở trong vùng hoạt động.

Dòng điện I B và I C của transistor NPN có liên quan với nhau bằng thuật ngữ beta (β).

Beta = I C / I B

Khi transistor NPN BẬT, bạn có thể đặt chế độ hoạt động của nó cho dù nó đóng vai trò là bộ khuếch đại hay công tắc chuyển mạch. Chúng phụ thuộc vào lượng dòng điện I B .

Một số thuật ngữ được sử dụng trong bóng bán dẫn – Tổng hợp kiến thức về transistor

  1. Beta hoặc HFE – Beta và HFE được các nhà sản xuất sử dụng thay thế cho nhau. Đừng nhầm lẫn hai ký hiệu này nó đều là độ lợi của một transistor với tỷ lệ I CB.  Beta = HFE = I C / I B
  1. Độ lợi dòng điện – tỷ số của hai dòng điện
  2. Dòng điện  (I B ) – dòng điện chạy qua cực B
  3. Dòng điện (I C ) – dòng điện chạy qua cực C
  4. Dòng điện (I E ) – dòng điện chạy cực E
  5. VBE – điện áp giữa cực B-E
  6. VCE – điện áp giữa cực C-E
  7. VBC – điện áp giữa cực B-C
  8. VEB – điện áp giữa cực E-B
  9. VCB – điện áp giữa C-B
  10. VB – Điện áp giưa cực B với đất
  11. VE – điện áp cực E đối với đất
  12. VC – điện áp cực C với đất

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Một số nguyên lý và kỹ thuật của Transistor NPN:

1.VBE – Điện áp cực B đối với đất trừ điện áp cực E đối với đất (VB – VE)

2.VCE – Điện áp cực C đối với đất trừ điện áp cực E đối với đất (VC – VE)

3.VBC – Điện áp cực B đối với đất trừ điện áp cực C đối với đất (VB –VC)

4.VEB – Điện áp cực E đối với đất trừ đi điện áp cực B đối với đất (VE – VB)

5.VEC – Điện áp cực E đối với đất trừ điện áp cực C đối với đất (VE – VC)

6.VCB – Điện áp cực C đối với đất trừ điện áp cực B đối với đất (VC – VB)

Đối với transistor lưỡng cực (BJT), dòng điện lớn nhất là dòng cực E (I E ), tiếp theo là dòng cực C (I C ) rồi đến dòng cực B (I B ). I E chỉ đơn giản là tổng của I C và I B .

E = I C + I B

Trong miền hoạt động dương, IB nằm trong phạm vi  micro ampe và lúc đó IE là xấp xỉ bằng IC .

I E ~ I C

BJT được biết đến với đặc tính khuếch đại được định nghĩa bởi thuật ngữ beta (β). Beta được định nghĩa về mặt toán học là

β = I C / I B

Vì vậy, khi bạn gặp thuật ngữ hoặc ký hiệu beta trong datashet, điều này có nghĩa là tỷ lệ của dòng điện cực C và dòng điện cực B.

Transistor NPN có thể hoạt động ở ba vùng:

1.HOẠT ĐỘNG

2.CẮT

3.BÃO HÒA

Màu xám của hình minh họa bên dưới là vùng hoạt động. Màu xanh nhạt là vùng cắt trong khi vùng bão hòa là màu cam. Trong vùng hoạt động, hoạt động của transistor NPN được xác định theo đường tải DC. Đây là đường được nối từ khi NPN hoạt động do sự thay đổi trong dòng cực B (I B1 để IB6 ), VCE và IC . Điểm Q trên hình chỉ đơn giản cho biết vị trí trên đường tải DC mà hoạt động NPN rơi vào.

Trong vùng hoạt động, sự gia tăng dòng điện cực B sẽ có sự gia tăng tương ứng trong dòng cực C, như được mô tả trong phương trình dưới đây.

C = β x I B

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Trong vùng bão hòa, I C là cực đại. Trong vùng này, bất kỳ sự gia tăng nào của dòng điện cực B sẽ không còn ảnh hưởng đến dòng điện cực C. Do đó, phương trình

C = β x I B

không còn hiệu lực vào thời điểm này.

Mặt khác, trong vùng cắt, dòng điện cực C cũng như dòng điện cực B bằng không. Tại vùng này, transistor NPN đơn giản là ở trạng thái tắt. Trong khu vực này, VCE bằng với nguồn cung cấp cho cực C.

Yêu cầu kết nối transistor NPN – Tổng hợp kiến thức về transistor

  1. Nguồn cung cấp cực C (VCC) – Không được vượt quá điện áp VCE cho phép (điện áp dương) (Điện áp VCE cho phép được cung cấp trong datasheet của transsistor và chủ yếu được mô tả là VCEO)
  1. Điện áp phân cực B – phải lớn hơn yêu cầu VBE (điện áp dương)
  2. Điện trở cực B – điều này sẽ thiết lập dòng điện cực B
  3. Điện trở cực E – đặt điện áp và dòng điện của cực E
  4. Điện trở cực C – đặt điện áp và dòng điện cho cực C

Dưới đây là một số kết nối phổ biến cho transistor NPN :

 Tổng hợp kiến thức về transistor

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Kết nối 1 là kết nối đơn giản nhất. Nó có VCC là nguồn cung cấp cực C và VBB là điện áp đặt vào cực B. Nó có  Rb và Rc. Kết nối này rất phổ biến đối với điều khiển phía thấp.

Kết nối 2 có thêm điện trở cực E. Điện trở này đặt điện áp cực E. Điều này là phổ biến cho hoạt động dương. kết nối 3 giống với kết nối 1 ngoại trừ có thêm điện trở Rb1. Rb1 đảm bảo cực B sẽ tự động kết nối với đất khi điện áp đặt vào VBB không ở trạng thái thấp. Vì lý do này, nhiễu được ngăn chặn và sẽ không làm bật sai transistor NPN.

Kết nối 4 giống với kết nối 3 cộng với một điện trở Re trong cực E. Điện trở này đặt điện áp cho cực E. Có thể dễ dàng thiết lập hoạt động của transistor NPN thành vùng hoạt động với việc bổ sung Re.

Kết nối 5 thực sự giống với kết nối 4. Sự khác biệt duy nhất là VBB được lấy từ VCC. Kết nối 6 cũng giống như 4 và 5. Đừng nhầm lẫn giữa các tụ điện C1 và C2. Ở điện áp DC, các tụ điện này được coi là hở và do đó hoàn toàn không phải là một phần của mạch.

Kết nối 7 giống với kết nối 3 chỉ là VBB được lấy từ VCC. kết nối 8 giống với 3 và 7. Các tụ điện C1 và C2 được thêm vào không phải là một phần của mạch tại điện áp DC.

Kết nối 4, 5 và 6 được gọi là mạch phân cực phân áp. Mạch phân cực phân áp là kiểu kết nối transistor NPN ổn định nhất.

Cải thiện sự ổn định của transistor – Tổng hợp kiến thức về transistor

Các nguyên lý của transistor NPN không chỉ giới hạn trong việc phân cực thuận, nó cũng cần xác định một số yếu tố sẽ ảnh hưởng đến sự ổn định. Tính ổn định là rất quan trọng trong sản xuất hàng loạt và hoạt động lâu dài. Yếu tố phổ biến ảnh hưởng đến sự ổn định của transistor NPN là nhiệt độ hoạt động, sự biến đổi VBE và sự biến đổi Beta. Nhiệt độ hoạt động có thể ảnh hưởng đến các thông số transistor NPN. Trong việc thiết kế một mạch, phải xem xét ảnh hưởng của nhiệt độ hoạt động. VBE có thể khác nhau giữa các transistor. Nó cũng sẽ thay đổi theo nhiệt độ hoạt động.  Beta sẽ khác nhau giữa các transistor. Hãy cẩn thận để xem xét sự thay đổi trong thiết kế một mạch.

Mạch phân cực phân áp (VDB) sẽ giảm thiểu các biến đổi được đề cập ở trên. VDB thực sự là loại  ổn định nhất.

Làm thế nào để  phân cực phân áp để giảm thiểu các biến đổi trong mạch transistor NPN và cải thiện khả năng chống nhiễu

Các kết nối 4, 5 và 6 đều là VDB. Chúng ta sẽ đơn giản hóa thêm lý do tại sao VDB được gọi là loại sơ đồ phân cực phân áp hoặc kết nối ổn định nhất.

Hãy xem xét các giá trị đã cho bên dưới:

VCC = 10V, Rb = 135kΩ, Rc = 1kΩ, Rb1 = 10kΩ, Re = 24Ω, β = 353, VBE = 0,62

Với mạch dưới đây (VDB), các giá trị được tính là:

 Tổng hợp kiến thức về transistor

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Khi beta giảm còn 200, các giá trị mới là:

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Như bạn có thể thấy,VOUT chỉ tăng khoảng 0,4V mặc dù beta giảm nhiều.

Bây giờ ta sẽ so sánh kết quả với sai lệch của mạch không phân cực phân áp . Chúng ta chỉ cần loại bỏ điện trở cực E như mạch dưới đây.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Đối với beta 353, các giá trị được tính là:

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Khi  beta trở thành 200, kết quả được tính toán là:

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Như bạn nhận thấy, có khoảng 1,2V tăng trên VOUT. Điều này là rất lớn so với mạch được phân cưc phân áp chỉ khoảng 0,4V.

Làm thế nào để phân cực phân áp để cải thiện khả năng chống nhiễu

Chúng ta sẽ xem xét một mạch phân cực phân áp dưới đây. Trong các ứng dụng thực tế, VBB có thể là một nguồn độc lập đến từ một mạch logic hoặc vi điều khiển v.v… Nếu không có sự hiện diện của Rb1, Cực B của transistor sẽ không nối đất vào thời điểm ta định tắt transistor. Như thế nhiễu điện có thể kích hoạt cực B và làm bật transistor sai.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Với sự hiện diện của RB1, không có khả năng nhiễu có thể bật sai trên cực B vì nó được nối đất thông qua RB1.

Công dụng chung của Transistor NPN – Tổng hợp kiến thức về transistor

Có nhiều ứng dụng khác nhau khi sử trụng transitor NPN . Phổ biến nhất đó là

  1. Công tắc
  2. Logic
  3. Bộ khuếch đại

Đối với các ứng dụng công tắc chuyển mạch và logic, transistor được thiết lập để hoạt động ở vùng cắt và bão hòa.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Đối với bộ khuếch đại, hoạt động của transistor chỉ giới hạn trong vùng hoạt động.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Chuyển mạch và logic

Để hoạt động của transistor cho các chức năng này, nó phải được điều khiển ở trạng thái bão hòa và cắt. Để bão hòa, cần có đủ dòng điện cực B. Để cắt cần có một cách để tắt bóng bán dẫn.

Transistor bão hòa khi nào

Điều đầu tiên cần làm là chọn cấu hình mạch phù hợp

Chọn cấu trúc mạch ít phụ thuộc vào độ lợi beta của thiết bị. Hãy chọn cách kết nối 1 và 3.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Cá nhân tôi sẽ chọn kêt 3 do có Rb1 sẽ bổ sung khả năng chống nhiễu

Xác định điểm đặt dòng điện cho B hoặc e

Đặt tỷ lệ dòng (I C ) và dòng (I B ) thành 2 (hoặc thấp hơn)

Tính toán các điện trở

Kiểm tra lại mạch bằng các giá trị đã chọn

ví dụ 1

Trong các mạch mà VBB được cung cấp bởi bộ vi điều khiển (MCU) hoặc bất kỳ mạch công suất nhỏ nào, bạn nên xem xét điểm đặt dòng điện cực B sao cho nó không vượt quá định mức của bộ vi điều khiển hoặc mạch công suất nhỏ. Ví dụ: dòng nguồn tối đa có thể được cung cấp bởi MCU là 4mA, hãy đặt dòng (I B ) tối đa là 75% giá trị này; do đó, một điểm đặt dòng điện là 3mA cho cực B.

Chọn cấu hình mạch: Xét  mạch có VBB = 5V, VCC = 10V

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Đặt dòng  I B

B = 3mA

Đặt tỷ lệ dòng (I C ) và dòng (I B ) thành 2 (hoặc thấp hơn)

Tỷ lệ 2 là rất khó bão hòa.

C / I B = 2

C = 2 x I B = 2 x 3mA = 6mA

Tính các điện trở

  • Tính Rb

Giá trị của Rb rất dễ giải bằng công thức dưới đây:

Rb = (VBB-VBE) / I B

Bạn có thể giả sử VBE là 0,7V và điều này sẽ có 1433,33 ohms cho Rb. Giá trị điện trở tiêu chuẩn gần nhất là 1,43k , vì vậy hãy sử dụng giá trị này.

(Ở đây, chúng ta đã sử dụng VBE 0,7V mặc dù thực tế là VBE có thể thay đổi lên đến 1,2V trong trường hợp xấu nhất như đã giải thích trước đó. Tuy nhiên, vì chúng ta đặt tỷ lệ I C so với I B thành 2, điều này đảm bảo độ bão hòa cứng và VBE không còn ảnh hưởng đến điều này nữa.)

  • Tính Rc

Rc có thể được tính bằng cách sử dụng công thức dưới đây:

Rc = VCC / I C = 10V / 6mA = 1,67kΩ

Giá trị tiêu chuẩn gần nhất là 1,69k Ω ; sử dụng giá trị này.

Kiểm tra lại mạch bằng các giá trị đã chọn

Ở đây, ta đã thực hiện các mô phỏng đơn giản với các giá trị đã chọn. Ta đã sử dụng ở đây transistor BC817-25. Mô phỏng cho thấy dòng điện cực B I (Rb) là 3mA trong khi dòng điện cực C I (Rc) là 6mA. Đường màu đỏ là VOUT được lấy trên Cực C . Nó đang ở 0V có nghĩa là bóng bán dẫn đang bão hòa.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Ví dụ 2

Chọn cấu hình mạch: Xét mạch 3 có VBB = 5V, VCC = 10V

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Đặt dòng  I B

B = 3mA

Đặt tỷ lệ dòng (I C ) và dòng (I B ) thành 2 (hoặc thấp hơn)

C / I B = 2

C = 2 x I B = 2 x 3mA = 6mA

Tính điện trở

  • Tính IB1

Khi sử dụng mạch 3, bạn có thể chỉ đơn giản là lấy I B1 bẳng 1% của I B . Điều này có nghĩa là giá trị Rb1 tương đối cao so với Rb và điều này là thực tế vì Rb1 được thiết kế để có điện trở cao.

B1 = 0,01 X 3mA = 30µA

  • Tính Rb1

Sau đó, Rb1 có thể được giải quyết bằng cách sử dụng phương trình dưới đây:

Rb1 = VBE / I B1 = 0,7V / 30µA = 23,33kΩ

Giá trị tiêu chuẩn gần nhất là 23,4k Ω ; sử dụng giá trị này.

  • Tính Iin

Iin chỉ là tổng của I B và I B1 . Vì thế

Iin = I B + I B1 = 3mA + 30µA = 3,03mA

  • Tính Rb

Để giải quyết Rb, hãy sử dụng công thức dưới đây

Rb = (VBB – VBE) / Iin = (5V – 0.7V) / 3.03mA = 1.419kΩ

Giá trị tiêu chuẩn gần nhất là 1,43k Ω ; sử dụng giá trị này.

  • Tính toán Rc

Rc có thể được giải quyết bằng cách sử dụng công thức dưới đây:

Rc = VCC / I C = 10V / 6mA = 1,67kΩ

Giá trị tiêu chuẩn gần nhất là 1,69k Ω ; sử dụng giá trị này

Kiểm tra lại mạch bằng các giá trị đã chọn

Ở đây thực hiện các mô phỏng đơn giản với các giá trị đã chọn. Sử dụng ở đây transistor BC817-25. Mô phỏng cho thấy dòng điện cực B Ib (Q1) là 3mA trong khi dòng điện cực C Ic (Q1) là 6mA. Đường màu xanh lam đậm là VOUT được lấy trên cực C. Nó ở 0V có nghĩa là bóng bán dẫn đang bão hòa.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Phương trình cho các mạch NPN phổ biến – Tổng hợp kiến thức về transistor

Dưới đây là các mạch transistor NPN phổ biến với các phương trình.

Mạch 1

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Mạch 2

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Mạch 3

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Mạch 4

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Các kiểu mắc của transistor – Tổng hợp kiến thức về transistor

Transistor mắc theo kiểu E chung

Tất cả các mạch dưới đây là E chung. Mạch E chung đơn giản có nghĩa là cực E không được kết nối trực tiếp với đầu vào hoặc đầu ra. Trong các mạch dưới đây, VBB là đầu vào và nó được kết nối với cực B trong khi đầu ra được lấy tại cực C. E chung là kiểu bộ khuếch đại phổ biến nhất.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Transistor mắc theo kiểu C chung

Các mạch bên dưới là C chung. Mạch C chung có nghĩa là cực C không được kết nối trực tiếp với đầu vào hoặc đầu ra. VBB là đầu vào được đặt cho cực B trong khi đầu ra được lấy tại cực E.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Transistor mắc theo kiểu B chung

Dưới đây là cấu hình cơ sở chung. Kiểu này này không được sử dụng phổ biến.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Điều khiển rơ le bằng transistor NPN – Tổng hợp kiến thức về transistor

Transistor NPN dễ dàng điều khiển rơ le. NPN hoạt động như một công tắc bên thấp. Điều này có nghĩa là chính NPN sẽ là nguồn cung cấp đường nối đất đến phía bên kia của rơle. Dưới đây là một mạch điều khiển rơ le. Rơ le được cấu tạo bởi Lcoil và Rcoil có nghĩa là độ tự cảm của cuộn dây và điện trở của cuộn dây tương ứng.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Q1 sẽ là điểm nối phía thấp của rơ le với đất để cuộn dây đóng điện. Khi có tín hiệu cao tại nút VIN, Q1 sẽ bão hòa và nối rơ le xuống đất. Mặt khác, khi không có tín hiệu tại nút VIN, Q1 sẽ cắt đường dẫn của rơle. R2 trong ứng dụng này sẽ bổ sung khả năng chống nhiễu đặc biệt khi nguồn tại nút VIN là điện áp dương hoặc hở. D1 được sử dụng để bảo vệ transistor khỏi phản sức điện động của điện áp ngược. D1 rất quan trọng, đừng quên nó!

Lựa chọn thành phần thích hợp

Một trình điều khiển rơle nên kết nối phía bên kia của rơle với đất (hoặc nguồn cung cấp dương cho các hoạt động khác) với điện áp rơi lý tưởng là bằng không. Điều này có nghĩa là transistor phải hoạt động ở trạng thái bão hòa cứng. Bão hòa cứng đơn giản có nghĩa là ngay cả trong trường hợp xấu nhất, bóng bán dẫn sẽ vẫn ở trạng thái bão hòa.

Ví dụ:

Ta có giá trị phù hợp cho mạch trên. V1 = 12V, VIN = 5V, Rcoil = 330Ω.

Tính dòng (I C )

C = V1 / Rcoil = 12V / 330Ω = 36,37mA

Tính dòng I B  để đảm bảo bão hòa cứng

Giá trị I C / I B từ 10 trở xuống được coi là bão hòa cứng. Chúng ta hãy xem xét bằng 10 trong ví dụ này. Tuy nhiên, bạn vẫn cần kiểm tra beta tối thiểu của việc sử dụng transistor trong ứng dụng. I C / I B đã chọn phải thấp hơn rất nhiều so với beta tối thiểu được chỉ định trong biểu dữ liệu.

C / I B = 10

B = I C / 10 = 36,37mA / 10 = 3,64mA

Bạn không thể chỉ đơn giản đặt tỷ lệ IC / IB thành giá trị rất thấp vì điều này sẽ cho dòng điện cực B cao. Bạn phải đặt giá trị dòng điện Cực B không vượt quá khả năng dòng của mạch cung cấp tín hiệu tại nút VIN.

Tính toán các điện trở

Đối với VIN = 5V, R2 có thể được đặt thành 10k Ω . Mục đích của R2 chỉ là để đảm bảo đế sẽ kết nối với đất khi VIN ở trạng thái mở, do đó 10kΩ là một giá trị tốt rồi.

Vì đã biết R2 nên dòng điện chạy qua nó có thể được giải như

R2 = VBE / R2 = 0,7V / 10kΩ = 70uA

Chúng tôi sử dụng ở đây 0,7V cho VBE . Để tính toán chính xác, bạn có thể xem xét datasheet của transistor bạn đang sử dụng.

Sau đó, dòng điện trên R3 cũng có thể được tính toán bằng cách sử dụng:

R3 = I R2 + I B = 70uA + 3,64mA = 3,71mA

Cuối cùng, R3 có thể được tính bằng cách sử dụng phương trình dưới đây:

= R3 (VIN – VBE) / I R3 = (5V – 0,7V) / 3,71mA = 1,16k Ω .

Chọn giá trị tiêu chuẩn của điện trở gần nhất.

Tính toán công suất tiêu tán

Sau khi tất cả các giá trị được biết, chúng ta sẽ tiến hành tính toán công suất. Lựa chọn các thiết bị dưới định mức sẽ dẫn đến hỏng mạch.

Tản nhiệt Q1

Q1 = I B X VBE + VCE XI C

Trong tính toán trên, chúng tôi không xem xét VCEsat của thiết bị thực tế (hoặc mức bão hòa của VCE). Đây không phải là 0 trong thực tế mặc dù transistor bão hòa bao nhiêu. Luôn luôn tham khảo datasheet. Chúng ta sử dụng 100mV trong ví dụ này. Vì thế,

Q1 = I B x VBE + VCE xI C = 3,64mA x 0,7V + 0,1V x 36,37mA = 6,185mW

Sự tiêu tán công suất R2

R2 = I R2 x I R2 x R2 = 70uA x 70uA x 10kΩ = 49uW

Tiêu tán trên R3

R3 = I R3 x I R3 x R3 = 3,71mA x 3,71mA x 1,16kΩ = 16mW

Tiêu tán trên rơ le

PRelay = I C x I C x Rcoil = 36,37mA x 36,37mA x 330Ω = 436,5mW

Chọn các bộ phận có định mức công suất cao hơn so với kết quả tính toán ở trên.

Tôi đã thực hiện các mô phỏng đơn giản để xác minh mạch bằng các giá trị đã chọn. Tôi nhận được VCE khoảng 0 volt có nghĩa là bóng bán dẫn đang bão hòa.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Cách khắc phục sự cố mạch transistor NPN – Tổng hợp kiến thức về transistor

Khi khắc phục sự cố, điều cần thiết là phải biết các thông tin cơ bản về transistor NPN. Bạn cần biết rằng VBE có thể nằm trong khoảng từ 0,6V-1,2V (mặc dù 1,2V là trong trường hợp xấu nhất). Khi bạn đặt que đo dương vôn trên cực B trong khi đầu que âm vào cực E, nó phải có giá trị trong phạm vi 0,6V-1,2V, sau khi mạch được cấp nguồn. Nếu là 0V, Cực B và E của trasistor bị ngắn mạch. Mặt khác, nếu bạn đọc cùng mức với VBB hoặc điện áp đặt cho cực B,Cực B-E của transistor tắt hoặc đơn giản là nó không dẫn điện.

Nếu mạch transistor ở mức bão hòa, thì VCE = 0V bằng cách đặt que đo dương của vôn kế vào cực C trong khi que âm vào cực E, khi mạch được cấp nguồn và có nguồn cung cấp dương cho B. Ngược lại, nếu không có nguồn cung cấp cho cwucj B hoặc điện áp cực B là âm thì VCE=VCC

Mạch cụ thể – Tổng hợp kiến thức về transistor

A.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Không hoạt động: Đầu ra luôn ở mức thấp (0V)

Các lỗi có thể xảy ra:

  1. Ngắn mạch Q1
  2. Hở Rc

Không hoạt động: Đầu ra luôn ở mức cao

Các lỗi có thể xảy ra:

  1. Hở Rb
  2. Sai chân Q1

Không hoạt động: Đầu ra không liên tục ở mức thấp và cao

Các lỗi có thể xảy ra:

  1. Hàn kém trên Rb hoặc Rb bị lỗi
  2. Mối hàn kém trên Q1 hoặc Q1 bị lỗi
  3. Hàn kém trên Rc hoặc Rc bị lỗi

B.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Không hoạt động: Đầu ra luôn ở mức thấp (0V)

Các lỗi có thể xảy ra:

  1. Ngắn mạch Re
  2. Ngắn mạch cả Re và Q1

Không hoạt động: Đầu ra luôn luôn VCC

Các lỗi có thể xảy ra:

  1. Q1 bị hở mạch
  2. Re bị hở mạch
  3. Rc ngắn mạch

Không hoạt động: Đầu ra không bằng 0, không có VCC, không gián đoạn nhưng không chính xác dựa trên tính toán

Các lỗi có thể xảy ra:

  1.  Rc hở mạch

Không hoạt động: Đầu ra không liên tục

Các lỗi có thể xảy ra:

  1. Kiểm tra tất cả các bộ phận để tìm mối hàn kém
  2. Nếu không có vật hàn nguội thì có một bộ phận bị lỗi. Đo điện trở và tiến hành kiểm tra diode đến Q1.

C.

 Tổng hợp kiến thức về transistor

Không hoạt động: Đầu ra luôn ở mức thấp (0V)

Các lỗi có thể xảy ra:

  1. Rc hở mạch
  2. Q1 C-E ngắn mạch

Không hoạt động: Đầu ra luôn ở mức cao hoặc VCC

Các lỗi có thể xảy ra:

  1. Q1 bị lỗi
  2. Rb hở mạch
  3. bị thiếu Rb1 (hoặc thay đổi thành giá trị thấp hơn)

Không hoạt động: Đầu ra không liên tục

Các lỗi có thể xảy ra:

  1. Kiểm tra tất cả các bộ phận để tìm mối hàn kém
  2. nếu không có vật hàn nguội thì có một bộ phận bị lỗi. Đo điện trở và tiến hành kiểm tra diode đến Q1.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here