- Darlingtono tranzistorių pora ir jos konfigūracija:
- Darlingtono tranzistorių porų srovės padidėjimo skaičiavimas:
- Darlingtono tranzistoriaus pavyzdys:
- Darlingtono tranzistoriaus taikymas:
- Kas yra identiškas Darlingtono tranzistorius?
- Darlingtono tranzistoriaus IC:
- Variklio perjungimas naudojant ULN2003 IC:
Darlingtono tranzistorius išrado JAV elektros inžinierius ir išradėjas Sidney Darlingtonas 1953 m.
Darlingtono tranzistorius naudoja du standartinius BJT („Bi-polar junction tranzistor“) tranzistorius, kurie yra sujungti. Darlingtono tranzistorius prijungtas tokioje konfigūracijoje, kai vienas iš tranzistoriaus spinduolių tiekia šališką srovę į kito tranzistoriaus bazę.
Darlingtono tranzistorių pora ir jos konfigūracija:
Jei pamatysime Darlingtono tranzistoriaus simbolį, galime aiškiai pamatyti, kaip jungiami du tranzistoriai. Žemiau esančiuose vaizduose parodyti dviejų tipų Darlingtono tranzistoriai. Kairėje pusėje yra „ NPN Darlington “, kitoje - „ PNP Darlington“. Matome, kad „NPN Darlington“ sudaro du NPN tranzistoriai, o „PNP Darlington“ - du PNP tranzistoriai. Pirmasis tranzistoriaus spinduolis yra tiesiogiai sujungtas per kito tranzistoriaus pagrindą, taip pat sujungtas dviejų tranzistorių kolektorius. Ši konfigūracija naudojama tiek NPN, tiek PNP Darlingtono tranzistoriams. Šioje konfigūracijoje pora arba Darlingtono tranzistorius sukuria daug didesnį stiprinimą ir dideles stiprinimo galimybes.
Įprastas BJT tranzistorius (NPN arba PNP) gali veikti tarp dviejų būsenų - ON ir OFF. Turime tiekti srovę į bazę, kuri valdo kolektoriaus srovę. Kai bazei tiekiame pakankamai srovės, BJT įsijungia prisotinimo režimu ir srovė teka iš kolektoriaus į spinduolį. Ši kolektoriaus srovė yra tiesiogiai proporcinga pagrindinei srovei. Bazinės srovės ir kolektoriaus srovės santykis vadinamas tranzistoriaus srovės stiprinimu, kuris žymimas kaip Beta (β). Įprastame BJT tranzistoriuje srovės stiprinimas yra ribotas, atsižvelgiant į tranzistoriaus specifikaciją. Tačiau kai kuriais atvejais programai reikia didesnio srovės stiprinimo, kurio negalėtų suteikti vienas BJT tranzistorius.„Darlington“ pora puikiai tinka taikymui, kur reikalingas didelis srovės stiprinimas.
Kryžminė konfigūracija:
Tačiau aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta konfigūracija naudoja du PNP arba du NPN, yra dar viena Darlingtono konfigūracija arba yra kryžminė konfigūracija, kur PNP naudojamas su NPN, arba NPN naudojamas su PNP. Šis kryžminio konfigūravimo tipas vadinamas „Sziklai Darlington“ poros konfigūracija arba „ Push-Pull“ konfigūracija.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytos Sziklai Darlington poros. Ši konfigūracija gamina mažiau šilumos ir turi privalumų dėl reakcijos laiko. Apie tai aptarsime vėliau. Jis naudojamas AB klasės stiprintuvams arba ten, kur reikalingos „Push-Pull“ topologijos.
Čia yra keletas projektų, kuriuose mes panaudojome „Darlington“ tranzistorius:
- Tonų generavimas palietus pirštus naudojant „Arduino“
- Paprasta melo detektoriaus grandinė naudojant tranzistorius
- Tolimojo nuotolio IR siųstuvo grandinė
- Linijos sekėjo robotas, naudojant „Arduino“
Darlingtono tranzistorių porų srovės padidėjimo skaičiavimas:
Žemiau esančiame paveikslėlyje galime pamatyti du PNP arba du NPN tranzistorius, sujungtus kartu.
Bendras dabartinis pelnas iš Darlington pora bus užvesdami
Srovės stiprinimas (hFE) = pirmasis tranzistoriaus stiprinimas (hFE 1) * antrasis tranzistoriaus stiprinimas (hFE 2)
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje du NPN tranzistoriai sukūrė NPN Darlingtono konfigūraciją. Du NPN tranzistoriai T1 ir T2 yra sujungti kartu tokia tvarka, kur yra prijungti T1 ir T2 kolektoriai. Pirmasis tranzistorius T1, užtikrinantis reikiamą pagrindo srovę (IB2) į antrojo tranzistoriaus T2 bazę. Taigi, bazinė srovė IB1, valdanti T1, valdo srovės srautą T2 bazėje.
Taigi, kolektoriaus srovė yra, pasiekiamas bendras srovės padidėjimas (β)
β * IB kaip hFE = fFE 1 * hFE 2
Sujungus du tranzistorių kolektorių, bendra kolektoriaus srovė (IC) = IC1 + IC2
Kaip aptarta aukščiau, gauname kolektoriaus srovę β * IB 1
Šioje situacijoje dabartinis pelnas yra vienybė arba didesnis nei vienas.
Pažiūrėkime, kaip dabartinis stiprinimas yra dviejų tranzistorių dabartinio stiprinimo padauginimas.
IB2 valdo T1 spinduolio srovė, kuri yra IE1. IE1 yra tiesiogiai sujungtas per T2. Taigi, IB2 ir IE1 yra vienodi.
IB2 = IE1.
Šiuos santykius galime pakeisti toliau
IC 1 + IB 1
Gauname IC1, kaip tai darėme anksčiau
β 1 IB 1 + IB 1 IB 1 (β 1 + 1)
Kaip ir anksčiau, tai matėme
IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 2 As, IB2 arba IE2 = IB1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 β 1 + β 2 IB 1 IC = { β 1 + (β 1 + β 2) + β 2 }
Taigi, visa kolektoriaus srovės IC yra kombinuotas atskirų tranzistorių padidėjimas.
Darlingtono tranzistoriaus pavyzdys:
60W apkrova su 15V įvesties įtampos turi būti įjungta, naudojant du NPN tranzistorių, sukurti Darlington pora. Pirmasis tranzistoriaus stiprinimas bus 30, o antrasis - 95. Apskaičiuosime apkrovos perjungimo bazinę srovę.
Kaip žinome, kai apkrova bus įjungta, kolektoriaus srovė bus apkrovos srovė. Pagal galios įstatymą kolektoriaus srovė (IC) arba apkrovos srovė (IL) bus
I L = I C = galia / įtampa = 60/15 = 4 amperai
Kadangi pirmojo tranzistoriaus bazinės srovės stiprinimas bus 30, o antrojo - 95 (β1 = 30 ir β2 = 95), bazinę srovę galime apskaičiuoti naudodami šią lygtį:
Taigi, jei per pirmąjį tranzistoriaus pagrindą įjungsime 1,3 mA srovę, apkrova įsijungs „ ĮJUNGTA “, o jei įjungsime 0 mA srovę arba įžeminsite pagrindą, apkrova bus „ išjungta “.
Darlingtono tranzistoriaus taikymas:
Darlingtono tranzistoriaus taikymas yra toks pats kaip įprasto BJT tranzistoriaus.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje apkrovos perjungimui naudojamas „NPN Darlington“ tranzistorius. Apkrova gali būti bet kokia: indukcinė arba rezistinė. Bazinis rezistorius R1 teikia pagrindinę srovę į NPN Darlingtono tranzistorių. R2 rezistorius turi apriboti srovę iki apkrovos. Jis pritaikytas konkrečioms apkrovoms, kurioms reikia stabilios srovės ribojimo. Kaip rodo pavyzdys, kad pagrindinė srovė reikalinga labai mažai, ją galima lengvai perjungti iš mikrovaldiklio arba skaitmeninės logikos įrenginių. Bet kai Darlingtono pora yra prisotintame regione arba visiškai su sąlyga, visoje bazėje ir spinduolyje yra įtampos kritimas. Tai yra pagrindinis Darlingtono poros trūkumas. Įtampos kritimas svyruoja nuo.3V iki 1.2v. Dėl šio įtampos kritimo Darlingtono tranzistorius įkaista visiško įjungimo režimu ir tiekia srovę į apkrovą. Be to, dėl konfigūracijos antrąjį rezistorių įjungia pirmasis rezistorius, Darlingtono tranzistorius sukelia lėtesnį atsako laiką. Tokiu atveju „ Sziklai“ konfigūracija suteikia pranašumą prieš reakcijos laiką ir šilumines savybes.
Populiarus NPN Darlingtono tranzistorius yra BC517.
Kaip nurodyta BC517 duomenų lape, aukščiau pateiktame grafike pateikiamas BC517 nuolatinės srovės padidėjimas. Trys kreivės iš atitinkamai žemesnės į aukštesnę teikia informaciją apie aplinkos temperatūrą. Jei matome 25 laipsnių aplinkos temperatūros kreivę, nuolatinės srovės padidėjimas yra didžiausias, kai kolektoriaus srovė yra apie 150mA.
Kas yra identiškas Darlingtono tranzistorius?
Identiškas „Darlington“ tranzistorius turi dvi identiškas poras, kurių specifikacijos yra vienodos, o kiekvienam - vienodas srovės stiprinimas. Tai reiškia, kad dabartinis pelnas pirmojo tranzistoriaus β1 yra tas pats kaip antra Tranzistorių dabartinio prieaugio b2.
Naudojant kolektoriaus srovės formulę, identiško tranzistoriaus srovės stipris bus
IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 2} * IB} IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 1} * IB} β 2 = IB / IC
Dabartinis pelnas bus daug didesnis. NPN Darlingtono porų pavyzdžiai yra TIP120, TIP121, TIP122, BC517 ir PNP Darlingtono porų pavyzdžiai yra BC516, BC878 ir TIP125.
Darlingtono tranzistoriaus IC:
„Darlington“ pora leidžia vartotojams valdyti daugiau energijos vartojimo keliais miliampais srovės šaltinio iš mikro valdiklio arba silpnos srovės šaltinių.
ULN2003 yra mikroschema, plačiai naudojama elektronikoje, teikianti didelės srovės Darlingtono matricas su septyniais atvirojo kolektoriaus išėjimais. ULN šeimą sudaro ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A, trys skirtingi kelių paketų variantai. ULN2003 yra plačiai naudojamas variantas ULN serijos. Šis prietaisas integruoto grandinės viduje turi slopinimo diodus, kurie yra papildoma indukcinės apkrovos valdymo funkcija.
Tai yra ULN2003 IC vidinė struktūra. Tai 16pin panardinimo paketas. Kaip matome, įvesties ir išvesties kaiščiai yra visiškai priešingi, todėl lengviau prijungti IC ir padaryti PCB dizainą paprastesnį.
Yra septyni atviri kolektoriaus kaiščiai. Taip pat yra vienas papildomas kaištis, kuris yra naudingas taikant indukcinę apkrovą, tai gali būti varikliai, solenoidai, relės, kuriems reikalingi laisvosios eigos diodai, mes galime prisijungti naudodami tą kaištį.
Įvesties kaiščiai yra suderinami naudoti su TTL ar CMOS, iš kitos pusės išvesties kaiščiai gali panardinti dideles sroves. Kaip nurodyta duomenų lape, Darlingtono poros sugeba paskandinti 500mA srovę ir gali toleruoti 600mA smailės srovę.
Viršutiniame paveikslėlyje kiekvienam vairuotojui parodyta faktinė Darlingtono masyvo jungtis. Jis naudojamas septyniems vairuotojams, kiekvienas vairuotojas susideda iš šios grandinės.
Kai „ ULN2003“ įvesties kaiščiams nuo 1 iki 7 kaiščių yra suteikta „High“, išvestis bus maža ir per ją nuskęs srovė. Ir kai mes pateiksime mažą įvesties kaištį, išėjimas bus didelės impedansinės būsenos ir jis nenusileis srovės. Kaištis 9 yra naudojamas eigos diodas; perjungiant bet kokią indukcinę apkrovą naudojant ULN seriją, jis visada turėtų būti prijungtas prie VCC. Mes taip pat galime valdyti daugiau dabartinių programų lygiagrečiai dviejų porų įvestis ir išvestis, pavyzdžiui, mes galime prijungti 1 kaištį su 2 kaiščiu ir, kita vertus, galime prijungti kaiščius 16 ir 15 ir lygiagrečiai dvi Darlingtono poros didesnėms srovės apkrovoms vairuoti.
ULN2003 taip pat naudojamas žingsniniams varikliams su mikrovaldikliais valdyti.
Variklio perjungimas naudojant ULN2003 IC:
Šiame vaizdo įraše variklis yra sujungtas per atvirą kolektoriaus išvesties kaištį, kita vertus, įvestis, mes tiekiame maždaug 500nA (.5mA) srovę ir valdome 380mA srovę visame variklyje. Štai kaip nedidelis bazinės srovės kiekis gali valdyti daug didesnę kolektoriaus srovę Darlingtono tranzistoriuje.
Be to, kaip Variklio naudojamas, PIN 9 prijungtas visoje VCC suteikti laisvas apsaugą.
Rezistorius užtikrina mažą traukimą, todėl įvestis yra LOW, kai iš šaltinio nepatenka srovės srautas, todėl išvestis yra didelė varža, sustabdanti variklį. Atvirkščiai įvyks, kai įvesties kaište bus naudojama papildoma srovė.