Почему этот транзистор PNP не сработает?

9

Схема ниже должна принимать сигнал 3,3 В от MCU на MCU_LS12 и выводить сигнал 12 В на верхней стороне.

Выход всегда 12В. При определении диапазона база к выходному транзистору не достаточно "заземлена" - только на 12 В, затем до 11,5 В.

Что мне не хватает? Входной сигнал на LS12 - 3,3 В от MCU, посылающий 50% -ую прямоугольную волну для тестирования. Почему Q6 не сбрасывает базу Q8s на землю? Что я могу изменить? Это разделитель?

введите описание изображения здесь

MattyT2017
источник
2
Вы нарисовали Q8 с обращенным коллектором и эмиттером или это точно из вашей схемы?
Колин
2
Вам нужен базовый резистор для смещения Q6. В противном случае он работает как последователь эмиттера.
Миту Радж
Отредактировано в соответствии с просьбой - я не могу поверить, что поставил Q8 вверх дном!
MattyT2017
2
У вас есть нагрузка на выход?
Фотон
Да, с нагрузкой 200 Ом, и Q8 подключен правильно, та же проблема - если я удаляю базовое соединение из Q8, я вижу, что он посылает прямоугольную волну (хотя его напряжение составляет 2,6 В, 4,6 привет)
MattyT2017

Ответы:

5

Давайте нарисуем схему, используя редактор EESE (как вы должны были сделать):

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Я так понял, вы неправильно подключили . Как указывает Энди, обычный PNP все еще может действовать как транзистор PNP, если вы измените его. Но обычно с гораздо худшим β (из-за того, как все легировано и физически встроено в BJT.)Q8β

Однако то , что Энди , возможно, пропустили [предполагая , что я могу взять вас серьезно , что вы используете MJD127G ( спецификация )], то это Дарлингтон !! Вы не переворачиваете это и ожидаете многого. Вы должны правильно организовать их!

Поскольку вы упомянули, что использовали , я пойду с этим. Это означает, что просто я C 8 = 60RLOAD=200Ω . Вот важный график из таблицы:IC8=60mA

введите описание изображения здесь

при этом токе. Таким образом, вы не можете серьезно ожидать лучше, чем около 11VCESAT800mV через R L O A D . Когда-либо. Вы должны планировать это. И меньше, если ваш ток коллектора значительно возрастает.11VRLOAD

Обратите внимание, что они используют для насыщения! Довольно показательно. Но это Дарлингтон. Так что этого следовало ожидать. Если ваш ток нагрузки действительно только 60β=250 тогда ваш базовый ток должен быть только 25060mA .250μA

Теперь совершенно очевидно, что вы также используете Дарлингтон для ! Какая?? Ну что ж. Эта вещь имеет минимальное β = 5000 при I C = 10Q6 β=5000 ! Ты в здравом уме? Базовый ток, необходимый для Q 6 здесь, в этой конфигурации следящего элемента эмиттера составляет 50IC=10mAQ6 (при условии, что при этих малых токах, что β сохраняется (вероятно, нет). В любом случае у вас нет базового тока, о котором можно было бы говорить на Q 6 .50nAβQ6

Так, каково значение для ? Это R 22 = 3,3R22 . Однако, скажем, 50R22=3.3V1V250μA=9200Ω для R 25 , я бы использовать 7,250μAр25 там. Значение R 25 должно исходить не более 507,2КΩр25 , так что я бы воткнул что-то 2250μA там. (Я очень хотел бы сделать его намного больше. Но какого черта. Придерживайтесь этого.) Итак, опять же, R 22 = 3,322КΩ .р22знак равно3,3В-1В250μA+50μA7,2КΩ

схематический

смоделировать эту схему

Если вы увеличиваете нагрузку, просто выполните расчеты.


Почему вы используете Дарлингтонс ?? Ах. Теперь вы упоминаете, что у вас может быть нагрузка выше . Так что это имеет смысл.3A

Давайте переделаем вещи для такой нагрузки:

схематический

смоделировать эту схему

Это Дарлингтон будет падать больше напряжения и теперь будет рассеивать достаточное количество энергии. На самом деле, он рассеется больше, чем вы осмеливаетесь применить !! Посмотрите на тепловое сопротивление, а также максимальные рабочие температуры! Предполагая, что вы не делаете что-то особенное на самой плате, чтобы рассеивать лучше, вы не можете рассеять больше, чем около на этом устройстве.1,5W

Таким образом, хотя все цифры работают "нормально", у вас есть несколько проблем.

  1. Рассеяние вашего Дарлингтона просто в несколько раз выше.
  2. 1,5В10,5В

Кроме этого, кажется, все в порядке.

Вам нужно бороться с диссипацией. Это один из тех случаев, когда MOSFET начинает выглядеть довольно хорошо.

Йонк
источник
Спасибо за очень подробный ответ. Дарлингтоны, используемые моей наивностью, фокусировались на упаковке в моем программном обеспечении для САПР, а не на спецификациях (лениво и в последнюю минуту спешат раскрутить прото-платы) @jonk - нагрузка на самом деле больше похожа на 2 или 3 А (т. Е. Около 4-6 Ом) Без изменений «слишком много», что я могу сделать здесь - я думаю, сначала измените Q6, чтобы он был похож на мой рабочий прото - эквивалентное SMT-устройство 2n3904, а затем, конечно, переверните неправильно установленный / подключенный Q8 - что вернет меня к спецификации, и получить хотя бы прото работающий - доработать дизайн на следующем этапе?
MattyT2017
@ MattyT2017 вау. Так несколько усилителей? Ладно. Теперь Дарлингтон имеет некоторый смысл. Это облегчает использование обычного байт для другого транзистора. Я нахожусь вне дома, но рассмотрю ваш комментарий лучше после того, как вернусь и получу момент. Скоро.
jonk
Jonk - да, проблема с энергопотреблением - это просто бесполезная трата - какой минимальный счетчик компонентов вы можете себе представить как «черный ящик», требующий 3-вольтного триггера с низким током -> + 12v / 3A с выходом - я только что сделал это не совсем так? Мы постоянно используем феты для водителей нижних бортов - так что же на самом деле какое самое чистое решение для верхних сторон вы можете предусмотреть?
MattyT2017
100мΩ|ВгS| =10В
7

ВВЕ0.7В3,3В-0.7Взнак равно2,6ВВСЕ

ВСЕ(saT)

яСяЕзнак равноВВ-0.7Вр22знак равно3,3В-0.7В220Ω12мA

Проблема заключается в том, что эта схема работает как источник тока, если она имеет запас по напряжению в направлении шины 12 В. В вашей схеме он подает эти 12 мА в R25 (2,2 кОм) параллельно с переходом BE Q8 (при условии, что вы правильно подключили Q8, т.е. вы поменяете местами C и E в вашей цепи).

0.7В2,2КΩ0,31мA<<12мA

Ток 12 мА в его базе более чем достаточен для насыщения выходного транзистора и обеспечения его работы в качестве включенного переключателя (что вам нужно). Однако, как вы и ожидаете, его основание не будет притягиваться к земле, потому что транзистор Q6 с «драйвером» работает не как коммутатор, а как (переключаемый) источник тока.

Лоренцо Донати - Codidact.org
источник
Школьная ошибка, я думаю - Q8 с ног на голову! Doh
MattyT2017
Повышение Q8 будет больше виновником? Или я все еще упускаю очевидное?
MattyT2017
@ MattyT2017 Вы рисовали Q8 только в обратном порядке или вы подключили его в своей схеме?
Лоренцо Донати - Codidact.org
так же и на проводной плате
MattyT2017
6

Я предполагаю, что PNP-транзистор (Q8) преднамеренно соединен с эмиттером и коллектором поменялся местами, чтобы достичь немного более низкого значения Vce при насыщении. Этот метод используется время от времени, но у него есть потенциальные проблемы с обратным пробоем напряжения на базе эмиттера, поэтому сделайте математику, если это намеренно. Если нет, то читайте дальше.

Выход всегда 12В.

Без нагрузки и использования измерителя с высоким импедансом И с малым током утечки через Q8, выходной сигнал будет слегка повышен до 12 вольт, и это может быть тем, что вы видите.

При определении диапазона база к выходному транзистору не достаточно "заземлена" - только на 12 В, затем до 11,5 В.

Соединение между 12 вольт и основанием является диодом с прямой проводимостью, и оно может упасть только между 0,4 вольт и 0,7 вольт при умеренном токе базы. Это не проблема. Базовый ток устанавливается на уровне 3,3 В на базе Q6 - он «подает» около 2,7 В на эмиттер Q6 и заставляет ток около 12 мА протекать через R22 - этот ток будет в основном пропущен через базу Q8 ( около 10 мА), чтобы включить его.

Что мне не хватает?

Кроме выходной нагрузки и, возможно, неправильно проводки коллектор и эмиттер, ничего особенного.

Энди ака
источник
Итак, я попытался переместить R22 на базу и связать излучатель с землей, так что теперь у меня есть стабильный стабильный сигнал 4,5 В / 0,7 В, поступающий на базу Q8, и добавил нагрузку 200 Ом к Q8, и поменял местами неисправное проводной C / E - все еще не радость - я действительно смущен (должно быть поздно!) того, что должно быть довольно большой цепью на верхней стороне - нужно подвести пару усилителей к сигналу 3 на 3 - насколько это трудно ? :)
MattyT2017
β
1
@ MattyT2017 Если вы хотите пару ампер, возможно, бета-версия транзистора (Q8) действительно плохая на этом уровне. Я бы использовал P-канал MOSFET в качестве выходного драйвера для усилителя или выше.
Энди ака
@Андяка Я только что прочитал твой комментарий! Штопать. Вы сказали, что я только что добавил в свой ответ. :)
jon
@ MattyT2017 Только что добавил кое-что еще, чтобы вы могли подумать. Кстати, Энди прав насчет Мосфета. И теперь вы можете увидеть часть почему.
jon
3

Комментарий 1) При использовании BJT-транзистора в качестве переключателя (не усилителя) подключите излучатель непосредственно к источнику питания, без элементов цепи между излучателем и источником питания. Для NPN-транзисторов подключите эмиттер непосредственно к ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ шине питания (например, GROUND), а для PNP-транзисторов подключите эмиттер напрямую к ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ шине питания (например, 12V_IGN_ON, который, как я предполагаю, является вашим источником питания). Подключите коллектор к нагрузке, которая включается | выключается. [Аналогично, для переключателей MOSFET подключите вывод SOURCE MOSFET непосредственно к источнику питания: источник N-MOS к отрицательному источнику питания; ИСТОЧНИК P-MOS к ПОЗИТИВНОМУ источнику питания. Подключите Слив к нагрузке.]

Комментарий 2) Выходной транзистор в паре Дарлингтона не насыщается (полностью включается); оно приблизится к насыщению, но никогда не достигнет насыщения. Имея это в виду, используемые вами транзисторы Дарлингтона будут рассеивать (тратить) больше энергии и получать намного больше тепла, чем «стандартный» транзистор BJT, работающий в режиме насыщения; поэтому при использовании пары Дарлингтона будет доступно меньше энергии для доставки к нагрузке, как это делается здесь. TL; DR: Никогда не используйте парные транзисторы Дарлингтона для переключения цепей, которые должны переключаться между отсечкой (ВЫКЛ) и насыщением (ВКЛ).

Комментарий 3) IMO, проще всего работать с текущими расчетами при проектировании схем переключения BJT. Предположим, что выходная нагрузка потребляет максимальный ток 100 мА. Предположим, вы заменили транзистор Дарлингтона Q8 на PNP BJT со слабым сигналом (например, 2N3906), бета-насыщенность которого равна 10 (см. Таблицу данных). Для расчета в первом приближении мы используем,

Q8_IC_sat = Q8_Beta_sat * Q8_IB_sat

Следовательно,

=> IB_sat = IC_sat / Beta_sat
= (-100 mA) / (10)
=> IB_sat = -10 mA

Таким образом, ток на выходе из базы Q8 должен быть не менее 10 мА. Этот базовый ток «программируется» через соответствующим образом ограничивающий ток резистор R_X, подключенный последовательно между коллектором Q6 и базой Q8. (Примечание: устраните резисторы R22 и R25.)

R_X = ((12V_IGN_ON) - (Q8_VBE(SAT) @ Q8_IC=100mA) - (Q6_VCE(SAT) @ Q6_IC=10mA)) / 10mA

Замените Q6 NPN BJT - например, слабый сигнал 2N2222A. Теперь цель состоит в насыщении Q6, когда вывод цифрового выхода микроконтроллера запрограммирован для получения логического ВЫСОКОГО выхода. Еще раз, глядя на таблицу данных 2N2222A, мы видим, что бета-насыщенность равна 10. Таким образом, требуемый ток, протекающий через вывод цифрового выхода микроконтроллера в базу Q6, равен

Q6_IB_sat = Q6_IC_sat / Q6_Beta_sat
= (10 mA) / (10)
=> IB_sat(Q6) = 1 mA

Этот ток 1 мА может быть запрограммирован через ограничитель тока R_Y с соответствующим значением, подключенный последовательно между выводом цифрового выхода микроконтроллера и базой Q6:

R_Y = ( (microcontroller VOH) - (Q6_VBE(Sat) @ Q6_IC(sat)=10mA) ) / 1 mA

где «VOH» - минимальное напряжение для логического ВЫСОКОГО выходного сигнала на выводе цифрового выхода микроконтроллера (см. таблицу данных микроконтроллера, чтобы найти VOH).

VOH <= uC digital output pin logic HIGH voltage < 3.3V
Джим Фишер
источник
2

Вы должны правильно сместить Q6 с базовым резистором. В настоящее время это последователь эмитента. Следовательно, излучатель имеет напряжение 3,3 В - Vbe = 2,6 В

Миту Радж
источник
-2

Второй байт как-то в насыщении

Кунал р
источник
1
Затем объясните, что могло вызвать это и как это исправить.
Finbarr
На рисунке ОП транзистор Q8 представляет собой пару Дарлингтона. Входной транзистор в паре Дарлингтона может быть приведен в состояние насыщения, но выходной транзистор не может быть насыщенным, предполагая, что для NPN-транзистора используется обычное определение «насыщения»: VE <VB> VC.
Джим Фишер