Транзисторски електронски прекидач – принцип рада и шема

У импулсним уређајима често можете пронаћи транзисторске прекидаче. Транзисторски прекидачи се налазе у флип-флоповима, прекидачима, мултивибраторима, блокаторима и другим електронским колима. У сваком колу, транзисторски прекидач обавља своју функцију, ау зависности од начина рада транзистора, коло прекидача у целини се може променити, али основни шематски дијаграм транзисторског прекидача је следећи:

Постоји неколико основних режима рада транзисторског прекидача: нормалан активни режим, режим засићења, режим искључења и активни реверзни режим. Иако је коло транзисторског прекидача у основи уобичајено емитерско транзисторско појачало, ово коло се по функцији и начину рада разликује од типичног појачала.

У кључној апликацији, транзистор служи као брзи прекидач, а главна статичка стања су два: транзистор је искључен и транзистор је укључен. Латцхед Стате — Отворено стање када је транзистор у режиму прекида.Затворено стање - стање засићења транзистора или стање блиско засићењу, у ком стању је транзистор отворен. Када транзистор прелази из једног стања у друго, то је активан режим у коме су процеси у каскади нелинеарни.

Статичка стања се описују према статичким карактеристикама транзистора. Постоје две карактеристике: фамилија излаза — зависност струје колектора од напона колектор-емитер и фамилија улаза — зависност струје базе од напона база-емитер.

Режим одсецања карактерише померање два пн споја транзистора у супротном смеру, а постоји дубоко и плитко одсецање. Дубоки слом је када је напон примењен на спојеве 3-5 пута већи од прага и има супротан поларитет од радног. У овом стању, транзистор је отворен, а струје на његовим електродама су изузетно мале.

У плитком прекиду, напон примењен на једну од електрода је мањи и струје електрода су веће него у дубоком прекиду, што резултира да струје већ зависе од примењеног напона према доњој криву породице излазних карактеристика , ова крива се назива «гранична карактеристика» ...

На пример, извршићемо поједностављени прорачун за кључни режим транзистора који ће радити на отпорном оптерећењу. Транзистор ће дуго остати само у једном од два основна стања: потпуно отвореном (засићење) или потпуно затвореном (прекид).

Нека је оптерећење транзистора калем релеја СРД-12ВДЦ-СЛ-Ц, чији ће отпор завојнице при номиналном напону од 12 В бити 400 ома.Занемарујемо индуктивну природу завојнице релеја, пустимо програмере да обезбеде пригушивач за заштиту од пролазних емисија, али ћемо израчунати на основу чињенице да ће се релеји укључити једном и на веома дуго време. Налазимо струју колектора по формули:

Ик = (Упит-Укенас) / Рн.

Где: Ик — једносмерна струја колектора; Усуп — напон напајања (12 волти); Укенас — напон засићења биполарног транзистора (0,5 волти); Рн — отпор оптерећења (400 Охм).

Добијамо Ик = (12-0,5) / 400 = 0,02875 А = 28,7 мА.

За верност, узмимо транзистор са маргином за граничну струју и гранични напон. БД139 у СОТ-32 пакету ће бити довољан. Овај транзистор има параметре Икмак = 1,5 А, Укемак = 80 В. Биће добра маргина.

Да би се обезбедила струја колектора од 28,7 мА, мора се обезбедити одговарајућа базна струја.Базна струја се одређује по формули: Иб = Ик / х21е, где је х21е коефицијент преноса статичке струје.

Савремени мултиметри вам омогућавају да измерите овај параметар, ау нашем случају је био 50. Дакле, Иб = 0,0287 / 50 = 574 μА. Ако је вредност коефицијента х21е непозната, за поузданост можете узети минимум из документације за овај транзистор.

За одређивање потребне вредности отпорника базе. Напон засићења главног емитера је 1 волт. То значи да ако се управљање врши сигналом са излаза логичког микрокола, чији је напон 5 В, онда да би се обезбедила потребна базна струја од 574 μА, са падом на прелазу од 1 В, добијамо :

Р1 = (Уин-Убенас) / Иб = (5-1) / 0,000574 = 6968 Охм

Хајде да изаберемо мању страну (тако да струја буде у потпуности довољна) отпорника стандардне серије 6,8 кОхм.

АЛИ, да би се транзистор брже пребацивао и да би рад био поуздан, користићемо додатни отпорник Р2 између базе и емитера и на њега ће пасти нешто снаге, што значи да је потребно смањити отпор отпорник Р1. Узмимо Р2 = 6,8 кΩ и прилагодимо вредност Р1:

Р1 = (Уин-Убенас) / (Иб + И (преко отпорника Р2) = (Уин-Убенас) / (Иб + Убенас / Р2)

Р1 = (5-1) / (0,000574 + 1/6800) = 5547 ома.

Нека је Р1 = 5,1 кΩ и Р2 = 6,8 кΩ.

Израчунајмо губитке прекидача: П = Ик * Укенас = 0,0287 * 0,5 = 0,014 В. Транзистору није потребан хладњак.