Widerstände in einem Darlington-Transistor

Ich habe überlegt, einen 2N3904 und einen TIP31C durch einen TIP102 in einem meiner Schaltkreise (PWM-LED-Dimmer) zu ersetzen, und habe in den schematischen TIP102-Widerständen festgestellt, die von jeder Basis zu den Emittern führen. Mein aktueller Stromkreis hat diese nicht und ich habe mich gefragt, welchen Zweck sie erfüllen und ob mein Stromkreis sie trotzdem haben sollte .

TIP102 schematisch

transistors darlington

— Ignacio Vazquez-Abrams
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Mögliches Duplikat von Welche Konfiguration ist besser, um die Basis eines NPN-Transistors herunterzuziehen? Während die Frage lautet, welche Version eines Pulldowns besser ist, sind die Antworten sehr detailliert darin, was die Pulldowns tun und warum Sie sie haben sollten oder nicht.

— Passant

Ich stimme den engen Abstimmungen für diese Frage nicht zu. Während Widerstände über dem BE eines BJT diskutiert wurden ( electronic.stackexchange.com/questions/56010/… , electronic.stackexchange.com/questions/30017/… ), ist der interne Widerstand über dem unteren BE eines Darlington etwas Besonderes, da er nicht zugänglich ist von außen, so ist es entweder schon auf dem Würfel oder es kann nie hinzugefügt werden.

— Zebonaut

@zebonaut, das macht keinen praktischen Unterschied, wenn die Endfrage lautet, ob das diskrete, nicht verpackte Darlington-Paar von OP den be-Widerstand haben sollte.

— Passant

Obwohl Ihre Frage in erster Linie diese Widerstände in Darlington-Paaren zu betreffen scheint, könnten Sie für die von Ihnen erwähnte Anwendung stattdessen einen MOSFET in Betracht ziehen, der wahrscheinlich billiger und effizienter ist.

— Phil Frost

@PhilFrost: Eine weitere gute Überlegung für Rev. B. So wie es ist, habe ich die Schaltung fertig montiert und es funktioniert perfekt.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Antworten:

Diese Widerstände sollen das Ausschalten beschleunigen. Der Basis-Emitter-Übergang hat eine gewisse Kapazität, die in einer invertierenden Verstärkerkonfiguration durch den Miller-Effekt offensichtlich größer gemacht wird . Um den Transistor auszuschalten, muss diese Kapazität entladen werden.

Wenn der Basisantrieb entfernt wird, gibt es keinen Weg, um diese Kapazität des rechten Transistors zu entladen, da der in Sperrrichtung vorgespannte Basisemitter des linken Transistors dies verhindert. Diese Widerstände liefern einen Pfad für diesen Entladestrom.

Wenn Sie ein diskretes Darlington-Paar bilden, ist es keine schlechte Idee, mindestens R2 einzuschließen. Wenn Sie nicht zu schnell schalten müssen, schaltet sich der Transistor möglicherweise ohne ihn schnell genug aus, aber ich würde R2 einschließen, es sei denn, ich habe versucht, jeden Cent von den Kosten zu sparen.

Es gibt keine festen Regeln für die Berechnung dieser Widerstände, aber das von Ihnen angegebene Beispiel enthält einige typische Werte. Wenn Sie sie verkleinern, wird das Ausschalten schneller. Wenn Sie sie zu klein machen, fließt der gesamte Eingangsstrom durch die Widerstände, sodass keiner die Transistoren ansteuern kann.

Die Spannung an R2 wird durch den in Vorwärtsrichtung vorgespannten Basis-Emitter-Übergang auf 0,65 V begrenzt. Der Strom beträgt also:

{ich}_{R. 2} = \frac{0,65 V.}{{R.}_{2}}

$I_{R2} = \frac{0.65V}{R_2}$

und Sie können sich ein Bild davon machen (nur eine Idee; für ein genaues Modell würde ich simulieren oder bauen und messen), wie schnell das Ausschalten beeinflusst wird, wenn Sie die durch R2 gebildete Zeitkonstante und die Eingangskapazität des richtigen Transistors berechnen :

τ = {R.}_{2} \cdot {C.}_{e b}

$\tau = R_2 \cdot C_{eb}$

Die Berechnungen für R1 sind weitgehend gleich. Es sollte jedoch aus zwei Gründen größer sein. Erstens benötigt der linke Transistor nicht so viel Hilfe zum Ausschalten, da seine Basiskapazität durch alles entladen werden kann, was den Transistor antreibt; Es steht keine Diode im Weg wie beim richtigen Transistor.

$\beta$ $\beta\cdot\beta$

— Phil Frost
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Ging ein bisschen graben, fand dies für die Berechnung von R2. Noch nichts für R1.

— Ignacio Vazquez-Abrams

@ IgnacioVazquez-Abrams siehe Änderungen.

— Phil Frost

Ich habe einen 100-Ohm-Widerstand für R2 eingesetzt, und ich bin froh, dass ich das getan habe, da das Berühren der Basis von Q1 ausreicht, um Q2 zum Leiten zu bringen (nicht, dass es jemals in dem Gehäuse berührt wird, in dem es sich befindet).

— Ignacio Vazquez-Abrams

Es gibt verschiedene Gründe für die Widerstände. Die beiden bereits erwähnten sollen das Ausschalten beschleunigen und sicherstellen, dass das Gerät ausgeschaltet bleibt, wenn es nicht gefahren wird.

Ein weiterer Grund ist die Überwindung interner Leckagen. Im Allgemeinen ist die Leckage eines einzelnen Transistors gering genug, um ignoriert zu werden. Die Leckage des ersten Transistors wird jedoch mit der Verstärkung des zweiten multipliziert, was ihn in einigen Anwendungen erheblich machen könnte, insbesondere bei hohen Temperaturen, bei denen die Leckage höher ist. Der Widerstand um den zweiten Transistor bewirkt, dass der erste Transistor einen minimalen Strom erzeugt, bevor der zweite eingeschaltet wird. Dies kann eingestellt werden, um die Leckage im schlimmsten Fall des ersten Transistors zu überschreiten.

Beachten Sie auch, dass bei niedrigen Ausgangsströmen der zweite Transistor nur vom Strom durch den ersten Widerstand eingeschaltet werden kann. In diesem Fall sind die BE-Spannung und die CE-Spannung des Gesamtgeräts niedriger als bei einem reinen Darlington.

— Olin Lathrop
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Diese Widerstände haben zwei Zwecke. Wie Phil erwähnt hat, soll man das schnelle Abschalten des Transistors unterstützen.

Die andere ist zwei, um sicherzustellen, dass der Stiftzustand vorliegt, falls der Basisstift nicht angesteuert wird. Es entfernt einen schwebenden Zustand. Zum Beispiel, wenn sich ein Mikrocontroller-Pin in einem hochohmigen Modus befindet.

Welche Konfiguration ist besser, um die Basis eines NPN-Transistors herunterzuziehen? hat eine sehr lange Diskussion über die Verwendung von Pulldown-Widerständen auf einer Transistorbasis.

— Passant
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