Переключение 12 В с активным низким сигналом 5 В

9

Я пытаюсь переключить 12 В (макс. 30 мА) с помощью сигнала от MCU, который я бы предпочел, чтобы активный низкий уровень (таким образом, выходное напряжение составляет 12 В, когда сигнал управления равен 0 В, и 0 В, когда сигнал управления равен 5 В).

Поскольку у меня под рукой много биполярных транзисторов, я ищу решение с использованием биполярных транзисторов. Для активного сигнала высокого уровня я нашел ответ на этом сайте, который, кажется, отлично работает, и кажется, что его можно адаптировать к активному сигналу низкого уровня, добавив еще один транзистор PNP:

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Тем не менее, 3 транзистора для того, что кажется довольно простой проблемой, кажется немного чрезмерным. Есть ли лучшее решение?

microtherion
источник

Ответы:

12

Как насчет этого для идеи.

При входе 5 В ток не может проходить через стабилитрон (5 + 9> 12). Выходной PNP-транзистор удерживается выключенным с помощью резисторов базового эмиттера (= 4k7 + 2k2), а выходной сигнал равен 0. Когда вход понижается до 0 В, небольшой ток будет течь через базу и резистор 2k2. Соединение двух резисторов будет 9 В (напряжение Зенера), а база будет в 11,4 В (при условии падения напряжения 0,6 В Vbe). Суммарный ток, протекающий через базу и стабилитрон (ток утечки), будет добавлен (закон Кирхгофа). С указанными значениями базовый ток будет 0,5 мА, а ток резистора 1,4 мА, что приведет к падению тока утечки чуть ниже 2 мА.

введите описание изображения здесь

Джим Дирден
источник
Это хорошая схема; 5 + 9> 11,5, поэтому должно работать.
Энди ака
1
Лучше рисовать схемы так, чтобы «поток» шел слева направо (входы слева, выходы справа), то есть зеркальное отображение того, что у вас есть сейчас.
tcrosley
5
@ tcrosley Согласен, что вы правы, но я просто пытался показать схему так же, как это было задано в вопросе, чтобы сделать сравнение более понятным. Как было указано мне давным-давно - Правила для воздержания от дураков и руководства мудрецов.
Джим Дирден
3
+1 за другой подход, вместо того, чтобы пытаться превратить каждую проблему в гвоздь для молотка транзистора :-)
Anindo Ghosh
Итак, как бы я перевести это на 18v вместо 12v? 5 + 9 <18 и нужно ли настроить резисторы так, чтобы соединение двух резисторов составляло 9 В?
ThatAintWorking
8

Вы можете достичь этого с помощью двух NPN-транзисторов, как показано ниже. Как вы можете видеть, всякий раз, когда 0Vдается сигнал, 12Vон виден на выходе, а всякий раз, когда 5Vдается на входе, 0Vвиден на выходе.

Посмотрим, как это работает. Прежде всего, давайте начнем со сценарием , где вход является 5V, или, другими словами, HIGH. Это включит Q1, и напряжение на коллекторе Q1 будет почти равно напряжению на его эмиттере, который является GND. База Q2 соединена с коллектором Q1, поэтому, когда 0Vколлектор Q1 включен, или, другими словами, когда Q1 включен, Q2 выключен. Это потому, что база Q2 будет замкнута на землю.

Когда вход 0Vили LOW, Q1 не включится и может быть представлен как не подключенный вообще. Таким образом, ток, проходящий через R1, включится Q2.

Ток Q2 ограничен его базовым током и hFE, как это видно из приведенного ниже уравнения;

яСQ2знак равнояВQ2*часFЕQ2знак равно12-0.610*103*300знак равно350мA

Как видно, максимальный ток, который может проходить через Q2, составляет около 350 мА. Но это сильно зависит от hFE транзистора, который может варьироваться от 50 до 300. При значении hFE, равном 50, ток может составлять максимум около 60 мА, что достаточно для ваших требований. Понижение R1 увеличит ток, который пройдет Q2.

введите описание изображения здесь

Абдулла Кахраман
источник
Спасибо за это решение! Одно ограничение, которое я не упомянул в своем вопросе, заключается в том, что мне будет гораздо легче справиться с переключателем на верхней стороне, чем этот переключатель на нижней стороне.
микротерион
1

Вот идея:

введите описание изображения здесь

Два NPN и PNP для выходного каскада. Резистор R не обязателен, но некоторым нравится видеть его там. Сделай это 4к7.

При использовании логического привода 1 от MCU база среднего транзистора закорочена на землю, поэтому ток коллектора не будет течь, и, следовательно, выходной транзистор будет отключен.

Энди ака
источник
Как может базовый ток PNP быть ненулевым без R?
Авакар
@avakar Я действительно говорил, что это необязательно, но если бы я был придирчив, я бы сказал, что без тока коллектора из среднего npn не будет базового тока в pnp.
Энди ака
@ Andyaka, не могли бы вы объяснить, почему это улучшение по сравнению с моей первоначальной схемой? С моей наивной точки зрения, количество компонентов двух подходов в значительной степени идентично. Проблема в том, что моя схема не будет работать на практике?
микротерион
1
@microtherion хорошая мысль - я перечитал ваш вопрос и теперь понимаю, что вы добавили дополнительный транзистор для инверсии. ОК, чтобы быть немного мелким, это не моя природа, но моя схема не нуждается в соединении + 5В и будет работать до входа MCU приблизительно 1В. Вам по-прежнему потребуется подключение 5 В, а ваш вход должен находиться между 0 В и этим напряжением (хотя оно может составлять 3 В 3 или менее). Ваш вход должен качаться вверх, чтобы закрыть шину питания MCU для правильной работы, тогда как мой должен качаться близко к 0V для работы. Качели / карусели и т.д ..
Энди ака
@Андяка, мой плохой, я прочитал «нет R» как «R = 0» вместо «R = бесконечность». С последним это имеет смысл :)
avakar