Transistoren: Warum werden Widerstände benötigt?

Ich habe ein Halbleiterrelais, das mindestens 3 V benötigt, um aktiviert zu werden, und ich muss mit einem 2,3-V-Ausgang eines Mikrocontrollers umschalten. Ich habe auch ein 6V 1A Netzteil, mit dem ich das Relais versorgen kann.

Ich verstehe, dass ich irgendwie Transistoren verwenden muss und ich habe die Grundlagen verstanden, aber ich verstehe nicht, warum ich Widerstände in der Schaltung brauche, damit der Transistor funktioniert.

Meine Fragen sind also: Warum brauche ich Widerstände, woher weiß ich, welchen Widerstand ich verwenden soll und welcher Transistor für meine Bedürfnisse geeignet ist?

(Das Halbleiterrelais ist ein Crouzet 84 134 900)

Bei Widerständen geht es in dieser Situation um Strombegrenzung. Wenn Sie Ihren 2,3-V-Mikroausgang direkt an einen Transistor-Basis-Emitter-Übergang anlegen, würde der Transistor versuchen, viel mehr Strom zu ziehen, als tatsächlich benötigt wird, was entweder den Transistor, das Mikro oder beides schädigen würde. Sie schalten also einen 500-Ohm- oder 1K-Widerstand in Reihe, wodurch der Strom in den BE-Übergang begrenzt wird. Der jeweilige Wert hängt vom Transistor ab.

Sie wählen Ihren Transistor hauptsächlich basierend auf den Anforderungen des Relais. Sie benötigen etwas, das der 6-V-Versorgung standhält, wenn es nicht leitet, und das genug Strom durchlassen kann, um das Relais zu schließen, wenn es leitet. Nun, Sie sagten, dies sei ein Halbleiterrelais, daher ist dieser Strom wahrscheinlich viel geringer als für ein mechanisches Relais. Sie würden also wahrscheinlich mit jedem Schalttransistor für Gartenvarianten davonkommen, z. B. 2n2222, 2n3904 usw. .

Fwiw, es gibt Halbleiterrelais, die direkt von Logikschaltungen angesteuert werden können.

Widerstände werden in diesem Zusammenhang verwendet, um einen vorhersagbaren Strom bereitzustellen. Der Strom durch einen Widerstand ist bekannt, wenn die Spannung über dem Widerstand und der Widerstand bekannt sind. Die Beziehung zwischen diesen drei wird Ohmsches Gesetz genannt .

Der Eingang Ihres Halbleiterrelais ist höchstwahrscheinlich eine LED. Sie haben keinen Link zum Datenblatt angegeben, daher habe ich ihn nicht nachgeschlagen. Das Datenblatt zeigt Ihnen auch den aktuellen Strom an, aber nehmen wir jetzt zum Beispiel 10 mA an. Eine gute Ansteuerschaltung für diesen Fall ist:

Wenn der digitale Ausgang niedrig ist, ist der Transistor ausgeschaltet, es fließt kein Strom durch ihn und das Relais ist ausgeschaltet. Wenn die Basis von Q1 bei hohem Digitalausgang auf 2,3 V angesteuert wird, ist der Emitter ein BE-Tropfen weniger. Angenommen, der BE-Abfall beträgt 700 mV, sodass die Emitterspannung 1,6 V beträgt. Das ist auch die Spannung am Widerstand. Nach dem Ohmschen Gesetz wissen wir, dass der Strom durch den Widerstand 1,6 V / 160 Ω = 10 mA beträgt. Aufgrund der Verstärkung des Transistors kommt das meiste davon über den Kollektor, dh über den Relaiseingang. Diese Schaltung ist im Wesentlichen eine schaltbare feste 10-mA-Stromsenke.

Die Kollektorspannung des Transistors ist alles, was erforderlich ist, um diesen 10-mA-Strom aufrechtzuerhalten, solange dieser innerhalb des Bereichs liegt, den er verwalten kann. Der Kollektor kann etwas niedriger als die Basisspannung und bis zur Versorgungsspannung sein. Nehmen wir zur Vereinfachung an, die untere Grenze ist die Basisspannung von 2,3 V im eingeschalteten Zustand, wodurch bis zu 3,7 V verbleiben, die der Stromkreis an das Relais anlegen kann. Sie sagen, das Relais fällt im eingeschalteten Zustand um 3 V ab, sodass alles gut klingt.