Càlculs de transistors de Darlington

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





El transistor Darlington és una connexió molt coneguda i popular que utilitza un parell de transistor de connexió de transistor bipolar (BJT), dissenyat per funcionar com un unificat 'magnífic' transistor. El diagrama següent mostra els detalls de la connexió.

Diagrama de connexió del transistor de Darlington

Definició

Un transistor de Darlington es pot definir com una connexió entre dos BJT que els permet formar un únic BJT compost adquirint una quantitat substancial de guany de corrent, que pot variar més de mil típicament.



El principal avantatge d'aquesta configuració és que el transistor compost es comporta com un sol dispositiu que té un dispositiu millorat guany actual equivalent al producte dels guanys actuals de cada transistor.

Si la connexió de Darlington consta de dos BJT individuals amb guanys actuals β1i β2el guany de corrent combinat es pot calcular mitjançant la fórmula:



bD= β1b2-------- (12.7)

Quan els transistors coincidents s’utilitzen en una connexió de Darlington tal que β1= β2= β, la fórmula anterior per al guany actual es simplifica com:

bD= β2-------- (12.8)

Transistor Darlington empaquetat

A causa de la seva immensa popularitat, els transistors Darlington també es fabriquen i es poden fabricar en un sol paquet que tenen dos BJT connectats internament com una unitat.

La taula següent proporciona el full de dades d'un parell Darlington d'exemple dins d'un sol paquet.

Especificacions del transistor Darlington

El guany actual indicat és el guany net dels dos BJT. La unitat ve amb 3 terminals estàndard externs, és a dir, base, emissor i col·lector.

Aquest tipus de transistors Darlington empaquetats tenen característiques externes similars a un transistor normal, però tenen una sortida de guany de corrent molt elevada i millorada, en comparació amb els transistors simples normals.

Com es polaritza el circuit de transistors de Darlington

La següent figura mostra un circuit de Darlington comú que utilitza transistors amb un guany de corrent β molt altD.

Circuit de polarització de CC de transistor Darlington

Aquí es pot calcular el corrent base mitjançant la fórmula:

JoB= VCC- VSER/ RB+ βDRÉS-------------- (12.9)

Tot i que pot semblar similar al equació que normalment s'aplica a qualsevol BJT regular , el valor βDa l'equació anterior serà substancialment superior, i el VSERserà comparativament més gran. Això també s'ha demostrat al full de dades de mostra presentat al paràgraf anterior.

Per tant, el corrent de l'emissor es pot calcular com:

JoÉS= (βD+ 1) JoB≈ βDJoB-------------- (12.10)

La tensió CC serà:


VÉS= JoÉSRÉS-------------- (12.11)

VB= VÉS+ VSER-------------- (12.12)

Exemple 1 resolt

A partir de les dades de la figura següent, calculeu els corrents i tensions de polarització del circuit de Darlington.

Circuit de Darlington resolt pràcticament

Solució : Aplicant l'Eq.12.9 el corrent base es determina com:

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

Aplicant l'Eq.12.10, el corrent de l'emissor es pot avaluar com:

JoÉS≈ 8000 (2,56 μA) ≈ 20,28 mA ≈ IC

El voltatge continu de l'emissor es pot calcular mitjançant l'equació 12.11, com:

VÉS= 20,48 mA (390Ω) ≈ 8 V,

Finalment, es pot avaluar la tensió del col·lector aplicant l’equació. 12.12 tal com s’indica a continuació:

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

En aquest exemple, la tensió d'alimentació al col·lector de Darlington serà:
VC= 18 V

Circuit de Darlington equivalent a l’AC

A la figura que es mostra a continuació, podem veure un Emissor-seguidor de BJT circuit connectat en mode Darlington. El terminal base del parell està connectat a un senyal d'entrada de corrent altern mitjançant el condensador C1.

El senyal de sortida de CA obtingut a través del condensador C2 està associat al terminal emissor del dispositiu.

El resultat de la simulació de la configuració anterior es presenta a la figura següent. Aquí es pot veure el transistor de Darlington substituït per un circuit equivalent de ca que té una resistència d'entrada r jo i una font de sortida de corrent representada com b D Jo b

La impedància d'entrada de CA es pot calcular tal com s'explica a continuació:

Corrent de base de corrent altern que passa r jo és:

Job= Vjo- Vo/ rjo---------- (12.13)

Des de
Vo= (Job+ βDJob) RÉS---------- (12.14)

Si apliquem l’equació 12.13 a l’equació. 12.14 obtenim:

Jobrjo= Vjo- Vo= Vjo- Job(1 + βD) RÉS

Resolent l'anterior per a V jo:

Vjo= Job[rjo+ (1 + βD) RÉS]

Vjo/ Job= rjo+ βDRÉS

Ara, examinant la base del transistor, la seva impedància d'entrada de corrent altern es pot avaluar com:

AMBjo= RB॥ rjo+ βDRÉS---------- (12.15)

Exemple 2 resolt

Ara resolem un exemple pràctic per al disseny de seguidors de l’emissor equivalent de CA anterior:

Determineu la impedància d’entrada del circuit, donada r jo = 5 kΩ

Aplicant l’Eq.12.15 resolem l’equació tal com s’indica a continuació:

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

Disseny pràctic

Aquí teniu un disseny pràctic de Darlington mitjançant la connexió d’un 2N3055 transistor de potència amb un petit senyal BC547 transistor.

S'utilitza una resistència de 100 K a la banda d'entrada del senyal per reduir el corrent a uns quants millamps.

Normalment, amb un corrent tan baix a la base, el 2N3055 sol no pot il·luminar una càrrega de corrent elevada, com ara una bombeta de 12 V de 2 amp. Això es deu al fet que el guany actual de 2N3055 és molt baix per processar el corrent base baix en corrent elevat del col·lector.

Tanmateix, tan bon punt un altre BJT que és un BC547 es connecta amb el 2N3055 en un parell de Darlington, el guany de corrent unificat salta a un valor molt alt i permet que la llum brilli a la màxima brillantor.

El guany de corrent mitjà (hFE) de 2N3055 és d’uns 40, mentre que per a BC547 és de 400. Quan els dos es combinen com a parell de Darlington, el guany augmenta substancialment fins a 40 x 400 = 16000, no és increïble. Aquest és el tipus de potència que podem obtenir d’una configuració de transistors de Darlington, i un transistor d’aspecte normal podria convertir-se en un dispositiu de gran valor només amb una simple modificació.




Anterior: Full de dades CMOS IC LMC555: funciona amb subministrament d'1,5 V Següent: Circuit de detecció de RF anti-espia: Detector d'errors sense fils