درود و سلامت باش خدمت تمام دوستان و اساتید گرامی
مقدمه: بنده شاهد این بودم که تاپیک های بسیاری توسط افراد مختلف با سطح دانش و تحصیلات مختلف زده میشه مبنی بر "انتخاب ترانزیستور مناسب برای رله" "برای راه اندازی موتور" و .... .
این موضوه بنده رو به این واداشت تا موضوعی ایجاد کنم که بازبان ساده انتخاب ترانزیستور مناسب رو برای اکثر کارهایی از این قبیل توضیح بدم.
اول از همه باید از تمامی خوانندگان بخوام که از هرگونه پرسش و پست خودداری کنن ، مطلب تاحد ممکن بروز میشه.از اساتید اگه اشتباهی در مطالب دیدن خوشحال میشم در خصوصی گوشزد کنن
از بحث های کلیشه ای و ابتدایی پرهیز میکنیم وفرض رو بر این میزاریم که مخاطب این بحث ، ترانزیستور رو میشناسه!!!
برای درایور رله از آرایش امیترمشترک استفاده میشه ، دلیل اینکار بر میگرده به خصوصیات این آرایش .
همونطور که در شکل زیر میبینید پیوند بیس-امیتر مانند یک دیود عمل میکنه که ولتاژ فورواردش بسته به جریان عبوری و نوع ترانزیستور بین 0.55 تا 1.5 ولته که برای کارهای غیر حساس ما این ولتاژ رو 0.7 در نظر میگیریم ، و خطای ایجادی شده بسیار کم خواهد بود.
در ادامه واضح هست که طبق قانون V=IR با تغییر ولتاژ جریان عبوری از دیود بیس-امیتر(همون پیوند بیس امیتر که ما اون رو به دیود تشبیه میکنیم) تغییر میکنه.
در شکل آخر میبینید که با تغییر مقاومتی که سر راه بیس قرار گرفته جریان دستخوش تغییر شده
__________________________________________________ __________________________________________________ ______________
خب ، حد اکثر جریانی که در کلکتور ظاهر میشه تابعی از جریان بیس و بهره ی جریان (بتا)ترانزیستور هست :
بدین صورت که جریان عبوری از بیس ضربدر بتا برابر است ماکزیمم جریانی که میتونی از کلکتور عبور کنه ، Ib*Beta=Icmax
خب برای اینکه ترانزیستور نسوزه نباید از حد مجاز قید شده در ترانزیستور عبور کرد ، بدین صورت که ولتاژ بین امیتر-کلکتور و سایر پایه ها نباید بیشتر بشه و همچنین ولتاژ معکوس پیوند بیس -امیتر نباید از حد مجاز که بین 3-10 ولته عبور کنه.
توان تلفاتی هم تقریبا برابر با ولتاژ بین کلکتور وامیتر ضربدر جریان کلکتور هست. معمولا این توان در ترانزیستورای کوچک با پکیچ TO-92 حدود 0.5 وات هست.
ترانزیستور در سه حالت قطع ، خطی (که موضوع خط بار پیش میاد) و اشباع کار میکنه ، در حالت قطع جریان عبوری از بیس اونقدر کمه که عملا به جز جریان نشتی هیچ جریانی نمیتونه از کلکتور عبور کنه ، حالت خطی که مورد بحث نیست ، حالت اشباع هم حالتی هست که هرچه قدر به جریان بیس اضافه بشه جریان کلکتور تغییر نمیکنه ، و ما باید برای درایور رله از این حالت استفاده کنیم
در ادامه حالت قطع و خطی و اشباع رو میبینید و متوجه میشید که تلفات در حالت خطی زیاده!
به ولتاژ و جریان ها دقت کنید تا متوجه عرایض بنده بشید ، همه چی گویاست .
حالا اگه خیلی دقت کنید متوجه میشید که رابطه ی Ib*beta=Icmax خودش هم تابع دما و جنس ترانزیستوره ، و حتی در تولید انبوه و در تیراژ زیاد بین 10K ترانزیستوری که در یک زمان و توسط یک کارخانه تولید شده بتایی بین 100 تا 600 وجود داره و این کار طراحی و محاسبات المان رو سخت میکنه! اما چاره چیه؟!! راهکاری که برای حل این مشکل استفاده میشه اشباع سخت-سنگین(hard saturation) هست ، بدین صورت که در محاسبات یک دهم جریان مورد نیاز کلکتور رو به بیس اعمال میکنیم، اینطوری همیشه ترانزیستور در اشباع میمونه و هیچوقت به حالت خطی نمیره!
به تصاویر بالا دقت کنید ، وقتی مقدار مقاومت بیس رو از 100 کیلو تا 20 کیلو تغییر میدیم در جریان کلکتور هم شاهد تغییرات زیادی هستیم! اما وقتی مقدار مقاومت رو از 20 به پایین بیاریم بازه ی تغییرات بسیار کم میشه ، که این یعنی ترانزیستور ما به اشباع رفته!
__________________________________________________ ___________________________________
خب بریم سراغ مدار اصلی برای راه اندازی رله :
فرض میکنیم رله ی ما در ولتاژ 12 ولت 120میلی امپر جریان میکشه
ولتاژ تغذیه ی ما 12 ولته
فرمان بیس توسط یک پین از میکرو میاد که قابلیت جریان دهی تا 40 میلی امپر رو داره و ولتاژش هم 5 ولته
ترانزیستور ما به شماره ی BC547 هست که کمترین مقدار قید شده بتاش در شرایط ذکر شده در دیتاشیت حدود 100 هست(ON SEMI)
البته کمتر ترانزستوری میشه تو بازار پیدا کرد که که بتای زیر 100 داشته باشند ، به استثنای ترانزیستورهای پاور .
خب بریم سراغ محاسبه بسیار محافظ کارانه!
از اونجایی که جریان بار 120 میلی امپر هست و ما برای اشباع سنگین یکدهم این مقدار یعنی 12 میلی امپر رو برای اعمال به بیس انتخاب میکنیم .
ولتاژ ورودی از میکرو 5 ولت و ولتاژ فوروارد پیوند بیس- امیتر 0.7 ولت پس ولتاژ دوسر مقاومت بیس برابره با 5-0.7=4.3 ولت
حالا مقاومت بیس رو طبق فرمول V=IR بدست میاریم ، که 4.3/0.012= اهم358
پس مقدار نزدیک رو که 330 اهم هست رو برای مقاومت بیس در نظر میگیریم!
برای اینکه ولتاژ القایی رله به ترانزیستور آسیب نرسونه دیود هرزگرد هم قرار میدیم و برای اینکه ولتاژ معکوس نتونه به پیوند بیس-امیتر آسیب برسونه یه دیود 4148 هم سرراه بیس میزاریم ،
شماتیک نهایی:
همونطور که میبینید نتایج شبیه سازی با محاسبات فرق چندانی نداری
__________________________________________________ __________________________________________________ _________________________
میشه مقاومت کمتر هم قرار داد اما تلفات بالا میره، مقاومت بیشتری هم میشه قرار داد حتی تا 3.3 کیلو(البته در صورتی توصیه میشه که تلفات کم در نظر باشه و یا پین میکرو قابلیت جریاندهی کمی داشته باشه)
مقدار جریان مصرفی رله های تو بازار از 50 میل تا به پایین هستن ، و صرفا برای مثال جریان 120 میلی امپر در نظر گرفته شده
در این مدار تلفات ترانزیستور در حدود 27 میلی وات هست که عالیه ، 10 میلی وات برای پیوند بیس-امیتر و حدود 17 میلی وات روی کلکتور
در اشباع سنگین زمان بازیابی (ریکاوری تایم) ترانزیستور افزایش پیدا میکنه و برای سویچینگ فرکانس بالا مناسب نیست!(خیلی بالا)
__________________________________________________ __________________________________________________ ______
در ادامه سعی میشه درباره ی ماسفت هم اطلاعات خوبی قرار بدیم و دیگر آرایش های ترانزیستور رو هم بررسی کنیم
در این مطلب سعی شده به ساده ترین نحو و البته کاربردی توضیح بدیم ،
برای محاسبات بهتر و طراحی دقیقتر به کتاب الکترونیک استادان میر عشقی و خرازی زاده مراجعه بشه.
__________________________________________________ _________________________________
پ.ن: نرم افزار شبیه سازی : Bright spark
__________________________________________________ _________________________________________
از دوستان خواهش میکنم این مدار هارو شبیه سازی کنن و رو برد برد ببندن تا برای همیشه در ذهنشون جا بگیره ،
اگر براتون سوالی پیش اومد چندبار مطلب رو بخونین ، واگه موفق به یافتن پاسخ نشیدین به عمو گوگل بگین براتون سرچ کنه!
_____________________
از دوستان میخوام با به اشتراک گذاری دانسته هاشون در جهت رشد علمی انجمن و خودمون کمک کنیم ،
موفق باشید ،
مقدمه: بنده شاهد این بودم که تاپیک های بسیاری توسط افراد مختلف با سطح دانش و تحصیلات مختلف زده میشه مبنی بر "انتخاب ترانزیستور مناسب برای رله" "برای راه اندازی موتور" و .... .
این موضوه بنده رو به این واداشت تا موضوعی ایجاد کنم که بازبان ساده انتخاب ترانزیستور مناسب رو برای اکثر کارهایی از این قبیل توضیح بدم.
اول از همه باید از تمامی خوانندگان بخوام که از هرگونه پرسش و پست خودداری کنن ، مطلب تاحد ممکن بروز میشه.از اساتید اگه اشتباهی در مطالب دیدن خوشحال میشم در خصوصی گوشزد کنن
از بحث های کلیشه ای و ابتدایی پرهیز میکنیم وفرض رو بر این میزاریم که مخاطب این بحث ، ترانزیستور رو میشناسه!!!
برای درایور رله از آرایش امیترمشترک استفاده میشه ، دلیل اینکار بر میگرده به خصوصیات این آرایش .
همونطور که در شکل زیر میبینید پیوند بیس-امیتر مانند یک دیود عمل میکنه که ولتاژ فورواردش بسته به جریان عبوری و نوع ترانزیستور بین 0.55 تا 1.5 ولته که برای کارهای غیر حساس ما این ولتاژ رو 0.7 در نظر میگیریم ، و خطای ایجادی شده بسیار کم خواهد بود.
در ادامه واضح هست که طبق قانون V=IR با تغییر ولتاژ جریان عبوری از دیود بیس-امیتر(همون پیوند بیس امیتر که ما اون رو به دیود تشبیه میکنیم) تغییر میکنه.
در شکل آخر میبینید که با تغییر مقاومتی که سر راه بیس قرار گرفته جریان دستخوش تغییر شده
__________________________________________________ __________________________________________________ ______________
خب ، حد اکثر جریانی که در کلکتور ظاهر میشه تابعی از جریان بیس و بهره ی جریان (بتا)ترانزیستور هست :
بدین صورت که جریان عبوری از بیس ضربدر بتا برابر است ماکزیمم جریانی که میتونی از کلکتور عبور کنه ، Ib*Beta=Icmax
خب برای اینکه ترانزیستور نسوزه نباید از حد مجاز قید شده در ترانزیستور عبور کرد ، بدین صورت که ولتاژ بین امیتر-کلکتور و سایر پایه ها نباید بیشتر بشه و همچنین ولتاژ معکوس پیوند بیس -امیتر نباید از حد مجاز که بین 3-10 ولته عبور کنه.
توان تلفاتی هم تقریبا برابر با ولتاژ بین کلکتور وامیتر ضربدر جریان کلکتور هست. معمولا این توان در ترانزیستورای کوچک با پکیچ TO-92 حدود 0.5 وات هست.
ترانزیستور در سه حالت قطع ، خطی (که موضوع خط بار پیش میاد) و اشباع کار میکنه ، در حالت قطع جریان عبوری از بیس اونقدر کمه که عملا به جز جریان نشتی هیچ جریانی نمیتونه از کلکتور عبور کنه ، حالت خطی که مورد بحث نیست ، حالت اشباع هم حالتی هست که هرچه قدر به جریان بیس اضافه بشه جریان کلکتور تغییر نمیکنه ، و ما باید برای درایور رله از این حالت استفاده کنیم
در ادامه حالت قطع و خطی و اشباع رو میبینید و متوجه میشید که تلفات در حالت خطی زیاده!
به ولتاژ و جریان ها دقت کنید تا متوجه عرایض بنده بشید ، همه چی گویاست .
حالا اگه خیلی دقت کنید متوجه میشید که رابطه ی Ib*beta=Icmax خودش هم تابع دما و جنس ترانزیستوره ، و حتی در تولید انبوه و در تیراژ زیاد بین 10K ترانزیستوری که در یک زمان و توسط یک کارخانه تولید شده بتایی بین 100 تا 600 وجود داره و این کار طراحی و محاسبات المان رو سخت میکنه! اما چاره چیه؟!! راهکاری که برای حل این مشکل استفاده میشه اشباع سخت-سنگین(hard saturation) هست ، بدین صورت که در محاسبات یک دهم جریان مورد نیاز کلکتور رو به بیس اعمال میکنیم، اینطوری همیشه ترانزیستور در اشباع میمونه و هیچوقت به حالت خطی نمیره!
به تصاویر بالا دقت کنید ، وقتی مقدار مقاومت بیس رو از 100 کیلو تا 20 کیلو تغییر میدیم در جریان کلکتور هم شاهد تغییرات زیادی هستیم! اما وقتی مقدار مقاومت رو از 20 به پایین بیاریم بازه ی تغییرات بسیار کم میشه ، که این یعنی ترانزیستور ما به اشباع رفته!
__________________________________________________ ___________________________________
خب بریم سراغ مدار اصلی برای راه اندازی رله :
فرض میکنیم رله ی ما در ولتاژ 12 ولت 120میلی امپر جریان میکشه
ولتاژ تغذیه ی ما 12 ولته
فرمان بیس توسط یک پین از میکرو میاد که قابلیت جریان دهی تا 40 میلی امپر رو داره و ولتاژش هم 5 ولته
ترانزیستور ما به شماره ی BC547 هست که کمترین مقدار قید شده بتاش در شرایط ذکر شده در دیتاشیت حدود 100 هست(ON SEMI)
البته کمتر ترانزستوری میشه تو بازار پیدا کرد که که بتای زیر 100 داشته باشند ، به استثنای ترانزیستورهای پاور .
خب بریم سراغ محاسبه بسیار محافظ کارانه!
از اونجایی که جریان بار 120 میلی امپر هست و ما برای اشباع سنگین یکدهم این مقدار یعنی 12 میلی امپر رو برای اعمال به بیس انتخاب میکنیم .
ولتاژ ورودی از میکرو 5 ولت و ولتاژ فوروارد پیوند بیس- امیتر 0.7 ولت پس ولتاژ دوسر مقاومت بیس برابره با 5-0.7=4.3 ولت
حالا مقاومت بیس رو طبق فرمول V=IR بدست میاریم ، که 4.3/0.012= اهم358
پس مقدار نزدیک رو که 330 اهم هست رو برای مقاومت بیس در نظر میگیریم!
برای اینکه ولتاژ القایی رله به ترانزیستور آسیب نرسونه دیود هرزگرد هم قرار میدیم و برای اینکه ولتاژ معکوس نتونه به پیوند بیس-امیتر آسیب برسونه یه دیود 4148 هم سرراه بیس میزاریم ،
شماتیک نهایی:
همونطور که میبینید نتایج شبیه سازی با محاسبات فرق چندانی نداری
__________________________________________________ __________________________________________________ _________________________
میشه مقاومت کمتر هم قرار داد اما تلفات بالا میره، مقاومت بیشتری هم میشه قرار داد حتی تا 3.3 کیلو(البته در صورتی توصیه میشه که تلفات کم در نظر باشه و یا پین میکرو قابلیت جریاندهی کمی داشته باشه)
مقدار جریان مصرفی رله های تو بازار از 50 میل تا به پایین هستن ، و صرفا برای مثال جریان 120 میلی امپر در نظر گرفته شده
در این مدار تلفات ترانزیستور در حدود 27 میلی وات هست که عالیه ، 10 میلی وات برای پیوند بیس-امیتر و حدود 17 میلی وات روی کلکتور
در اشباع سنگین زمان بازیابی (ریکاوری تایم) ترانزیستور افزایش پیدا میکنه و برای سویچینگ فرکانس بالا مناسب نیست!(خیلی بالا)
__________________________________________________ __________________________________________________ ______
در ادامه سعی میشه درباره ی ماسفت هم اطلاعات خوبی قرار بدیم و دیگر آرایش های ترانزیستور رو هم بررسی کنیم
در این مطلب سعی شده به ساده ترین نحو و البته کاربردی توضیح بدیم ،
برای محاسبات بهتر و طراحی دقیقتر به کتاب الکترونیک استادان میر عشقی و خرازی زاده مراجعه بشه.
__________________________________________________ _________________________________
پ.ن: نرم افزار شبیه سازی : Bright spark
__________________________________________________ _________________________________________
از دوستان خواهش میکنم این مدار هارو شبیه سازی کنن و رو برد برد ببندن تا برای همیشه در ذهنشون جا بگیره ،
اگر براتون سوالی پیش اومد چندبار مطلب رو بخونین ، واگه موفق به یافتن پاسخ نشیدین به عمو گوگل بگین براتون سرچ کنه!
_____________________
از دوستان میخوام با به اشتراک گذاری دانسته هاشون در جهت رشد علمی انجمن و خودمون کمک کنیم ،
موفق باشید ،
دیدگاه