Darlingtoni transistori arvutused

Darlingtoni transistor on tuntud ja populaarne ühendus, mis kasutab bipolaarse transistori ristmiku transistori (BJT) paari, mis on loodud töötama nagu ühtne 'suurepärane' transistor. Järgmine skeem näitab ühenduse üksikasju.

Definitsioon

Darlingtoni transistori võib määratleda kui ühendust kahe BJT vahel, mis võimaldab neil moodustada ühe liit BJT, saades olulise hulga voolutugevust, mis võib tavaliselt ulatuda üle tuhande.

Selle konfiguratsiooni peamine eelis on see, et komposiittransistor käitub nagu üks seade, millel on täiustatud praegune juurdekasv võrdne iga transistori voolutugevuse korrutisega.

Kui Darlingtoni ühendus koosneb kahest üksikust BJT-st voolutugevusega β₁ja β_kakskombineeritud voolutõusu saab arvutada järgmise valemi abil:

b_D= β₁b_kaks-------- (12.7)

Kui Darlingtoni ühenduses kasutatakse sobitatud transistore, nii et β₁= β_kaks= β, ülaltoodud voolutugevuse valemit lihtsustatakse järgmiselt:

b_D= β^kaks-------- (12.8)

Pakendatud Darlingtoni transistor

Tohutu populaarsuse tõttu on Darlingtoni transistorid valmistatud ja saadaval ka ühes pakendis, millel on kaks sisemiselt ühendatud BJT-d ühtsena.

Järgmises tabelis on Darlingtoni paari näidisleht ühes paketis.

Näidatud praegune kasum on kahe BJT puhasvõit. Seadmel on 3 välist standardklemmi, nimelt alus, emitter, kollektor.

Sellistel pakendatud Darlingtoni transistoridel on välised omadused, mis on sarnased tavalisele transistorile, kuid millel on tavaliste üksikute transistoridega võrreldes väga suur ja suurem voolutugevuse väljund.

Kuidas suunata Darlingtoni transistori vooluahelat eelarvesse

Järgmine joonis näitab Darlingtoni tavalist vooluringi, kus kasutatakse väga suure voolutugevusega β transistore_D.

Siin saab baasvoolu arvutada järgmise valemi abil:

Mina_B= V_DC- V_BE/ R_B+ β_DR_ON-------------- (12.9)

Kuigi see võib välja näha sarnane võrrand, mida tavaliselt kasutatakse mis tahes tavalise BJT puhul , väärtus β_Dülaltoodud võrrandis on oluliselt suurem ja V_BEon suhteliselt suurem. See on tõestatud ka eelmises lõigus esitatud näidislehel.

Seetõttu saab emitteri voolu arvutada järgmiselt:

Mina_ON= (β_D+ 1) I_B≈ β_DMina_B-------------- (12.10)

Alalisvoolu pinge on:

V_ON= Mina_ONR_ON-------------- (12.11)

V_B= V_ON+ V_BE-------------- (12.12)

Lahendatud näide 1

Järgmisel joonisel esitatud andmete põhjal arvutage Darlingtoni vooluahela eelpingevoolud ja pinged.

Lahendus : Eq.12.9 rakendamisel määratakse baasvool järgmiselt:

Mina_B= 18 V - 1,6 V / 3,3 MΩ + 8000 (390Ω) ≈ 2,56 μA

Eq.12.10 rakendades võib emitteri voolu hinnata järgmiselt:

Mina_ON≈ 8000 (2,56 μA) ≈ 20,28 mA ≈ I_C

Emitteri alalisvoolu pinget saab võrrandi 12.11 abil arvutada järgmiselt:

V_ON= 20,48 mA (390Ω) ≈ 8 V,

Lõpuks saab kollektori pinget hinnata, kasutades ekvivalenti. 12.12 järgmiselt:

V_B= 8 V + 1,6 V = 9,6 V

Selles näites on Darlingtoni kollektori toitepinge:
V_C= 18 V

AC samaväärne Darlingtoni vooluring

Allpool toodud joonisel näeme a BJT emitter-jälgija Darlingtoni režiimis ühendatud vooluring. Paari baasklemm on kondensaatori C1 kaudu ühendatud vahelduvvoolu sisendsignaaliga.

Kondensaatori C2 kaudu saadud väljundvõrgusignaal on seotud seadme emitterklemmiga.

Ülaltoodud konfiguratsiooni simulatsiooni tulemus on esitatud järgmisel joonisel. Siin võib Darlingtoni transistori asendada vahelduvvoolu samaväärse vooluringiga, millel on sisendtakistus r _i ja voolu väljundallikana b _D Mina _b

Vahelduvvoolu sisendtakistust saab arvutada järgmiselt:

Vahelduvvoolu baasvool läbib r _i on:

Mina_b= V_i- V_või/ r_i---------- (12.13)

Kuna
V_või= (I_b+ β_DMina_b) R_ON---------- (12.14)

Kui rakendame ekvivalenti Eq 12,13. 12.14 saame:

Mina_br_i= V_i- V_või= V_i- Mina_b(1 + β_D) R_ON

Eeltoodu lahendamine V _i:

V_i= Mina_b[r_i+ (1 + β_D) R_ON]

V_i/ I_b= r_i+ β_DR_ON

Nüüd, uurides transistori alust, saab selle vahelduvvoolu sisendtakistust hinnata järgmiselt:

KOOS_i= R_B॥ r_i+ β_DR_ON---------- (12.15)

Lahendatud näide 2

Nüüd lahendame ülaltoodud vahelduvvoolu samaväärse emitteri järgija kujunduse praktilise näite:

Määrake vooluahela sisendtakistus, antud r _i = 5 kΩ

Rakendades Eq.12.15, lahendame võrrandi allpool esitatud viisil:

KOOS_i= 3,3 MΩ॥ [5 kΩ + (8000) 390 Ω)] = 1,6 MΩ

Praktiline disain

Siin on Darlingtoni praktiline disain, ühendades a 2N3055 võimsustransistor väikese signaaliga BC547 transistoriga.

Signaali sisendpoolel kasutatakse voolutugevust mõne millamillini 100K takisti.

Tavaliselt nii madala voolu korral baasil ei suuda 2N3055 üksi kunagi valgustada suurt voolukoormust, näiteks 12 V 2 amprit. Seda seetõttu, et 2N3055 voolutugevus on madala baasvoolu töötlemiseks suureks kollektorivooluks väga väike.

Kuid niipea, kui teine ​​BJT, mis siin on BC547, on Darlingtoni paaris 2N3055-ga ühendatud, hüppab ühtne voolutugevus väga suureks ja laseb lambil täies heleduses kuma.

2N3055 keskmine voolutugevus (hFE) on umbes 40, samas kui BC547 puhul on see 400. Kui need kaks Darlingtoni paarina kokku liita, siis võimendus tõuseb oluliselt 40 x 400 = 16000-ni, vinge pole. Just sellist võimsust on meil võimalik saada Darlingtoni transistori konfiguratsioonist ja tavalise välimusega transistori saab muuta lihtsa modifikatsiooniga ülimalt hinnatud seadmeks.