- Дарлингтонски транзисторски пар и његова конфигурација:
- Израчун добитака струје парног транзисторског пара Дарлингтон:
- Пример транзистора из Дарлингтона:
- Примена Дарлингтон транзистора:
- Шта је идентични транзистор у Дарлингтону?
- Дарлингтон транзистор ИЦ:
- Пребацивање мотора помоћу УЛН2003 ИЦ:
Транзистор из Дарлингтона изумио је 1953. године амерички инжењер електротехнике и изумитељ Сиднеи Дарлингтон.
Дарлингтонски транзистор користи два стандардна БЈТ (биполарни транзисторски спој) транзистора који су повезани заједно. Дарлингтонов транзистор повезан у конфигурацији где један од емитора транзистора даје пристрасну струју на основу другог транзистора.
Дарлингтонски транзисторски пар и његова конфигурација:
Ако видимо симбол Дарлингтон транзистора, можемо јасно видети како су повезана два транзистора. На сликама испод приказане су две врсте Дарлингтонових транзистора. На левој страни је НПН Дарлингтон, а на другој страни је ПНП Дарлингтон. Можемо видети да се НПН Дарлингтон састоји од два НПН транзистора, а ПНП Дарлингтон два ПНП транзистора. Емитер првог транзистора је директно повезан преко основе другог транзистора, такође су колектор два транзистора повезани заједно. Ова конфигурација се користи за НПН и ПНП транзисторе Дарлингтон. У овој конфигурацији пар или Дарлингтонов транзистор производи много веће појачање и велике могућности појачања.
Уобичајени БЈТ транзистор (НПН или ПНП) може радити између два стања, УКЉУЧЕНО и ИСКЉУЧЕНО. Морамо да обезбедимо струју до базе која контролише струју колектора. Када на базу пружимо довољно струје, БЈТ улази у режим засићења и струја тече од колектора до емитора. Ова колекторска струја је директно пропорционална основној струји. Однос струје базе и струје колектора назива се појачање струје транзистора, које се означава као Бета (β). У типичном БЈТ транзистору тренутни добитак је ограничен у зависности од спецификације транзистора. Али у неким случајевима апликацији је потребан већи тренутни добитак који један БЈТ транзистор није могао да обезбеди. ТхеДарлингтонов пар је савршен за примену у којој је потребно велико струјно појачање.
Цросс Цонфигуратион:
Међутим, конфигурација приказана на горњој слици користи или два ПНП-а или два НПН-а, постоје и друге Дарлингтонове конфигурације или је такође доступна унакрсна конфигурација, где се ПНП користи са НПН-ом или се НПН користи са ПНП-ом. Ова врста унакрсне конфигурације назива се конфигурација пара Сзиклаи Дарлингтон или конфигурација Пусх-Пулл.
На горњој слици приказани су парови Сзиклаи Дарлингтон. Ова конфигурација производи мање топлоте и има предности у времену одзива. О томе ћемо разговарати касније. Користи се за појачало класе АБ или тамо где су потребне Пусх-Пулл топологије.
Ево неколико пројеката у којима смо користили Дарлингтон транзисторе:
- Генерисање тонова тапкањем прстију помоћу Ардуина
- Једноставни круг детектора лажи помоћу транзистора
- Круг ИР предајника великог домета
- Робот следбеник линије који користи Ардуино
Израчун добитака струје парног транзисторског пара Дарлингтон:
На доњој слици видимо два ПНП или два НПН транзистора повезана заједно.
Укупан тренутни добитак од Дарлингтон пара ће БЕ-
Појачање струје (хФЕ) = Прво појачање транзистора (хФЕ 1) * Појачање другог транзистора (хФЕ 2)
На горњој слици, два НПН транзистора створила су НПН Дарлингтонову конфигурацију. Два НПН транзистора Т1 и Т2 повезана су заједно по редоследу где су повезани колектори Т1 и Т2. Први транзистор Т1 пружа потребну струју базе (ИБ2) на основу другог транзистора Т2. Дакле, основна струја ИБ1, која контролише Т1, контролише проток струје у основи Т2.
Дакле, постиже се укупно појачање струје (β) када је струја колектора
β * ИБ као хФЕ = фФЕ 1 * хФЕ 2
Како су два транзисторска колектора повезана заједно, укупна струја колектора (ИЦ) = ИЦ1 + ИЦ2
Сада, као што је горе речено, добијамо колекторску струју β * ИБ 1
У овој ситуацији, тренутни добитак је јединство или већи од јединице.
Погледајмо како је тренутни добитак умножавање тренутног појачања два транзистора.
ИБ2 се контролише емитерском струјом Т1, која је ИЕ1. ИЕ1 је директно повезан преко Т2. Дакле, ИБ2 и ИР1 су исти.
ИБ2 = ИЕ1.
Можемо да променимо овај однос са
ИЦ 1 + ИБ 1
Мењамо ИЦ1 као и раније, добијамо
β 1 ИБ 1 + ИБ 1 ИБ 1 (β 1 + 1)
Као и раније, видели смо то
ИЦ = β 1 ИБ 1 + β 2 ИБ 2 Ас, ИБ2 или ИЕ2 = ИБ1 (β1 + 1) ИЦ = β 1 ИБ 1 + β 2 ИБ 1 (β1 + 1) ИЦ = β 1 ИБ 1 + β 2 ИБ 1 β 1 + β 2 ИБ 1 ИЦ = { β 1 + (β 1 + β 2) + β 2 }
Дакле, укупна струја колектора ИЦ је комбинациони добитак појединачног појачања транзистора.
Пример транзистора из Дарлингтона:
60В оптерећење са 15В улазни напон потребе да буде укључен помоћу два НПН, стварајући Дарлингтон пар. Први транзисторски добитак биће 30, а други транзисторски добитак 95. Израчунаћемо основну струју за пребацивање терета.
Као што знамо, када се укључи оптерећење, колекторска струја ће бити струја оптерећења. Према закону снаге, струја колектора (ИЦ) или струја оптерећења (ИЛ) ће бити
И Л = И Ц = Снага / Напон = 60/15 = 4Амп
Како ће основно струјно појачање за први транзистор бити 30, а за други транзистор 95 (β1 = 30 и β2 = 95), основну струју можемо израчунати следећом једначином -
Дакле, ако применимо 1.3мА струја преко првог транзистора базе, Лоад ће се пребацити " ОН " и ако применимо 0 Ма струју или основана на основу оптерећења ће бити укључен " ОФФ ".
Примена Дарлингтон транзистора:
Примена Дарлингтоновог транзистора је иста као и нормални БЈТ транзистор.
На горњој слици НПН Дарлингтонов транзистор се користи за пребацивање терета. Оптерећење може бити било шта, од индуктивног или отпорног оптерећења. Основни отпорник Р1 пружа основну струју НПН Дарлингтоновом транзистору. Отпорник Р2 ограничава струју на оптерећење. Применљив је за одређена оптерећења којима је у стабилном раду потребно ограничење струје. Као што пример сугерише да је основна струја захтевала врло ниску, може се лако пребацити са микроконтролера или дигиталних логичких јединица. Али када је пар Дарлингтон у засићеном региону или у потпуности у стању, долази до пада напона на бази и емитеру. То је главни недостатак за дарлингтонски пар. Пад напона се креће од.3В до 1.2в. Због овог пада напона, Дарлингтонов транзистор се загрева када је у потпуности укључен и напаја струју оптерећењем. Такође, због конфигурације други отпорник укључује први отпорник, Дарлингтон транзистор производи спорије време одзива. У том случају Сзиклаи конфигурација пружа предност у односу на време одзива и топлотне перформансе.
Популарни НПН дарлингтонски транзистор је БЦ517.
Према табели података БЦ517, горњи графикон даје једносмерну струјну струју БЦ517. Три криве од ниже ка вишој пружају информације о температури околине. Ако видимо криву температуре околине од 25 степени, добитак једносмерне струје је максималан када је струја колектора око 150мА.
Шта је идентични транзистор у Дарлингтону?
Идентични Дарлингтон транзистор има два идентична пара са потпуно истим спецификацијама са истим тренутним појачањем за сваки од њих. То значи да је тренутни добитак првог транзистора β1 једнак тренутном појачању β2 другог транзистора .
Користећи формулу струје колектора, тренутни добитак идентичног транзистора биће-
ИЦ = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 2} * ИБ} ИЦ = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 1} * ИБ} β 2 = ИБ / ИЦ
Тренутни добитак ће бити много већи. Примери НПН Дарлингтонових парова су ТИП120, ТИП121, ТИП122, БЦ517 и ПНП Примери пари Дарлингтон су БЦ516, БЦ878 и ТИП125.
Дарлингтон транзистор ИЦ:
Дарлингтонов пар омогућава корисницима да покрећу више апликација за неколико милиампера тренутног извора из микро контролера или извора слабе струје.
УЛН2003 је чип који се широко користи у електроници и који пружа Дарлингтонове низове високе струје са седам излаза са отвореним колектором. Породица УЛН састоји се од УЛН2002А, УЛН2003А, УЛН2004А, три различите варијанте у више опција пакета. УЛН2003 се широко користи варијанту у УЛН серији. Овај уређај укључује диоде за сузбијање унутар интегрисаног кола, што је додатна карактеристика за погон индуктивног оптерећења помоћу овог.
Ово је унутрашња структура ИЦ УЛН2003. То је 16пин дип пакет. Као што видимо улазни и излазни пин су потпуно супротни, због тога је лакше повезати ИЦ и учинити ПЦБ дизајн једноставнијим.
Доступно је седам отворених колекторских затича. Такође је доступан и један додатни пин који је користан за примену у вези са индуктивним оптерећењем, то могу бити мотори, соленоиди, релеји, којима требају диоде са слободним ходом, везу можемо успоставити помоћу тог пин-а.
Улазни пинови су компатибилни за употребу са ТТЛ или ЦМОС-ом, с друге стране излазни пинови су способни да потапају велике струје. Према техничком листу, парови Дарлингтон могу да потону 500 мА струје и могу толерисати 600 мА вршне струје.
На горњој слици приказана је стварна веза Дарлингтоновог низа за сваки управљачки програм. Користи се у седам возача, а сваки склоп чини овај склоп.
Када су улазни пинови УЛН2003, од пина 1 до пина 7, снабдевени високом, излаз ће бити низак и кроз њега ће пролазити струја. А када пружимо улазни пин са малим улазом, излаз ће бити у стању високе импедансе и неће понирати струју. Пин 9 служи за задњег ланчаника диод; увек би требало да буде повезан на ВЦЦ, приликом пребацивања било ког индуктивног оптерећења помоћу УЛН серије. Такође можемо покретати више тренутних апликација паралелним паралелним улазима и излазима, као што можемо повезати пин 1 са пином 2, а са друге стране можемо повезати пин 16 и 15 и паралелно два Дарлингтонова пара за погон већих струјних оптерећења.
УЛН2003 се такође користи за погон корачних мотора са микроконтролерима.
Пребацивање мотора помоћу УЛН2003 ИЦ:
У овом видео запису мотор је повезан преко излазног пина отвореног колектора, с друге стране улаз, пружамо приближно 500нА (.5мА) струје и контролишемо 380мА струје преко мотора. Тако мала количина базне струје може да контролише много већу струју колектора у Дарлингтон транзистору.
Исто тако, као што је мотор користи, ПИН 9 је повезан преко ВЦЦ да обезбеди слободним заштиту.
Отпорник пружа мало вуче, чинећи улаз НИСКИМ када из извора не долази струја, што чини излазну високу импедансу заустављањем мотора. Обрнуто ће се догодити када се додатна струја примени на улазни пин.