将基极电流限制为 BJT

电器工程 晶体管 bjt
2022-01-24 05:10:50

我实际上正在使用一对达林顿 BJT。

我的问题是我是否需要在我的 MCU 引脚和 BASE 之间放置一个 1kohm 电阻以将其用作开关。由于我的晶体管的 Hfe 比率非常大,并且集电极电流将被限制在一个合理的水平,这是否意味着基极电流始终取决于集电极电流,因此我可以消除这种电流限制的使用电阻?

2个回答

不,集电极电流取决于基极电流,而不是相反。不管集电极电流是多少,基极电流都是VMCUVBER.
请记住,VBE将是另一个晶体管值的两倍,因为基极和发射极之间有两个结。

但确实,集电极电流最终是你想要的。所以要找到电阻值(不要只选择 1k),你计算IB=ICHFE. 如果你想IC= 2A 和HFE= 400,那么你的IB必须是2A400=5mA. 这是您的微控制器能够提供的值,但请务必查看数据表。

把这一切放在一起,R=HFEIC×(VMCUVBE).

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Olin 关于电阻值最大是正确的,即基极电流最小。对于数据表中的许多参数,您会发现不止一个值,例如典型值和最大值或最小值。您应该始终计算最坏情况,并且可能需要一些逻辑思维来确定最坏情况是特定参数的最小值还是最大值。

HFE. 在我的示例中,我选择了 400 的值。通常越高越好,数据表通常会提到最小值。如果更高呢?基极电流不会不同,因此集电极电流会更高。如果你驱动晶体管饱和IC将不再由晶体管决定,而是由负载的阻抗决定。因此,虽然晶体管非常希望吸收更大的集电极电流,但它不会改变。所以你认为你是安全的;指定的最小值HFE没关系,更高的还是可以的。然而,还有一些事情需要考虑:HFE不是恒定的,它随IC,并且数据表应该有一个图表。因此,请检查所需的集电极电流。
VBE. 两个 PN 结,即 2 x 0.65V = 1.3V。奥林发现一个 300Ω基极电阻应该没问题,实际上留有一些余量。但是当我查看TIP110的数据表时,它说VBE可能高达2.8V!这将导致基极电流3.3V2.8V300Ω=1.7mA,这太少了,无法得到通缉IC2A:400×1.7mA仅为670mA。

你明白了。不要简单地使用典型值,而是要确保您的电路仍然可以使用具有极端参数值的组件。对于只构建 1 个设备的项目,这不是什么大问题:您可以查看问题并进行调整。对于生产,您别无选择:始终针对最坏的情况进行设计。

更进一步,Stevenh 的计算显示了最大基极电阻。留出一些余量并提供比获得所需集电极电流所需的绝对最小值多一点的基极电流(基极电阻低一点)是个好主意。

让我们扩展 Stevenh 的例子,得到一些实数。假设处理器使用 3.3V 电源运行。达林顿在其基极和发射极之间有两个 BE 结,因此假设整体 BE 压降为 1.3V。这会在基极电阻上留下 2.0V。2V / 5mA = 400 欧姆。如果您确实确定 Hfe 在您的工作范围内为 400,并且您不需要超过 2A 的集电极电流,那么您可以只使用稍低的电阻,例如 360 欧姆的常用值。要获得更多余量,请使用更少,例如 300 欧姆。

现在你需要回去看看微机上的负载是什么。2V / 300 欧姆 = 6.7mA。这对于大多数微型机来说都可以,特别是如果它的 PIC 往往具有特别好的输出电流能力。但是,我看到一些指定为小于 6.7mA 的微控制器,因此您必须检查并可能进行调整。

darlingtons 需要考虑的一件事是它们的关闭速度很慢。您说这是用于切换应用程序,因此关闭时间可能很重要。如果您只是驱动继电器,那么这没问题,但如果您尝试执行 10 秒的 kHz PWM,那么这可能不是您想要使用的。

达林顿的另一个问题是相当高的通态电压。它是一个 BE 压降加上一个饱和 CE 压降,可能是 900mV,但在大电流下很容易更高。在 1V 时,晶体管将耗散 2W,集电极电流为 2A。这将需要某种散热装置,或者至少需要安装在机箱或某些金属上的 TO-3 外壳之类的东西。

可能有更好的方法可以在不使用达林顿的情况下切换您想要的内容。