Do sterowania obciążeniami o większym poborze prądu nie zawsze potrzebna jest para Darlingtona. W wielu wzmacniaczach i prostych stopniach sterujących wystarczy popularny tranzystor mocy BD139.
Ten niedrogi tranzystor NPN dobrze sprawdza się zarówno w układach analogowych, jak i w roli przełącznika. Warunkiem jest prawidłowe spolaryzowanie bazy oraz zachowanie dopuszczalnych wartości prądu, napięcia i mocy strat.
W artykule omawiamy wyprowadzenia BD139, jego najważniejsze parametry, zasady bezpiecznej pracy i trzy przykładowe zastosowania.
Zaczniemy od budowy i sposobu sterowania tranzystorem.
Co to jest BD139?
Tranzystor BD139
Źródło:
Wikimedia Commons
BD139 jest bipolarnym tranzystorem NPN przeznaczonym między innymi do wzmacniaczy i sterowników audio, często pracującym w parze komplementarnej. Prąd między kolektorem a emiterem zależy od prądu bazy; po spolaryzowaniu złącza baza–emiter w kierunku przewodzenia tranzystor zaczyna przewodzić.
Wzmocnienie prądowe BD139 mieści się w zakresie 40 do 160. Dopuszczalny prąd kolektora wynosi 1,5A, dlatego nie należy bezpośrednio podłączać obciążeń wymagających prądu większego niż 1,5A.
W pracy przełączającej tranzystor powinien wejść w nasycenie. Przy prądzie kolektora zbliżonym do maksymalnego 1,5A prąd bazy dobiera się zwykle na poziomie około 1/10 prądu kolektora, nie przekraczając przy tym maksymalnej wartości 5 V dla napięcia baza–emiter.
Tranzystor BD139 firmy Philips
Źródło:
Wikimedia Commons
BD139 Pinout
BD139 ma trzy wyprowadzenia opisane w poniższej tabeli:
| Wyprowadzenie | Nazwa | Funkcja |
|---|---|---|
| Pin 1 | Emiter | Wyprowadzenie, przez które prąd opuszcza tranzystor; w typowym układzie NPN często łączy się je z masą. |
| Pin 2 | Kolektor | Główna ścieżka prądu obciążenia, zwykle połączona z odbiornikiem. |
| Pin 3 | Baza | Wyprowadzenie sterujące prądem kolektora, używane do włączania i wyłączania tranzystora lub ustawiania punktu pracy. |
Rozmieszczenie wyprowadzeń BD139
Źródło:
Wikimedia Commons
Funkcje BD139
Obudowa elementu elektronicznego
Najważniejsze cechy BD139:
jest dostępny w obudowie TO-255,
maksymalne VBE wynosi 5 V,
VCE wynosi 80 V,
maksymalna moc strat kolektora wynosi 12,5 W,
dostępne są również wersje bezołowiowe,
napięcie baza–kolektor wynosi 80 V,
element występuje w plastikowej obudowie SOT-32,
wzmocnienie prądowe prądu stałego mieści się w zakresie od 40 do 60,
ciągły prąd kolektora (IC) wynosi 1,5A,
zakres temperatur przechowywania i pracy złącza wynosi od -55 do +150c.
Wymiana i równoważny BD139
W zależności od wymagań układu zamiennikami BD139 mogą być następujące elementy:
BD237, BD179, BD139G, BD230, BD169, BD379, MJE244, BD237G, MJE722, MJE242, BD791 lub BD789.
Zastosowania BD139
BD139 stosuje się między innymi:
w układach elektronicznych zasilanych napięciem 5V,
w stopniach przełączających,
do sterowania obciążeniami pobierającymi nie więcej niż 1,5A,
w stopniach wzmacniających,
w edukacyjnych projektach elektronicznych i konstrukcjach DIY, w tym z Arduino oraz w układach analogowych,
w sterownikach obciążeń,
we wzmacniaczach RF.
Jak bezpiecznie długi BD139 w swoim obwodzie
Przekroczenie dopuszczalnego obciążenia może szybko uszkodzić BD139, dlatego podczas projektowania trzeba uwzględnić jego graniczne parametry elektryczne i cieplne.
Nie należy stosować napięcia wyższego niż 80 V ani sterować obciążeniem wymagającym prądu większego niż 1,5A. Jeżeli moc strat jest znaczna, tranzystor wymaga odpowiednio dobranego radiatora.
Trzeba również dobrać rezystor bazy tak, aby ograniczał prąd sterujący do bezpiecznej wartości. Temperatura złącza musi pozostawać w podanym zakresie od -55 do +150oC.
BD139 Pinout-Projekty obwodów BD139
Poniżej przedstawiono trzy typowe zastosowania BD139: stopień wzmacniający, klucz tranzystorowy oraz sterownik wentylatora współpracujący z Arduino.
BD139 PRACOWNIKA jako wzmacniacz
Schemat obwodu wzmacniacza BD139
Źródło:
Wikimedia Commons
Przykładowy wzmacniacz mocy audio klasy A-B zapewnia szerokie pasmo przenoszenia i niewielkie zniekształcenia harmoniczne.
Układ może wysterować głośnik 8 Ω mocą około 5 watów przy napięciu zasilania od 12 V do 18 V.
Wzmacniacz ma dwa stopnie z tranzystorami 2N3904 i BD139, pełniącymi odmienne funkcje w torze sygnałowym.
Sygnał wejściowy trafia przez kondensator sprzęgający do stopnia w konfiguracji wspólnego emitera. Kondensator odcina składową stałą i przepuszcza składową zmienną.
Tranzystor Q1 wzmacnia sygnał wejściowy i przekazuje go do Q2, który zapewnia dalsze wzmocnienie oraz steruje wyjściem.
BD139 Pinout-BD139 działa jako przełącznik
Schemat obwodu przełącznika BD139
Źródło:
Wikimedia Commons
To prosty układ, w którym BD139 pracuje jako przełącznik. Dwa rezystory ograniczają prąd diody LED i prąd bazy tranzystora.
Po zamknięciu przełącznika prąd płynie przez rezystor bazy, wprowadzając BD139 w stan przewodzenia. Prąd kolektora zasila wtedy diodę LED, która zaczyna świecić.
W pełni wysterowany BD139 pracuje w obszarze nasycenia. Napięcia baza–emiter (VBE) i kolektor–emiter (VCE) nie mogą przekraczać wartości granicznych, w tym podanej wartości 80 woltów. Po zaniku prądu bazy tranzystor się wyłącza.
BD139 Pinout-Projekt Arduino przy użyciu BD139
Schemat układu BD139 współpracującego z Arduino
Źródło:
Wikimedia Commons
W tym projekcie BD139 pełni funkcję stopnia wykonawczego w regulatorze prędkości wentylatora sterowanym przez Arduino.
Wyjście PWM płytki Arduino steruje bazą tranzystora, a BD139 załącza prąd wentylatora zgodnie z wypełnieniem impulsów. Dzięki temu mikrokontroler reguluje prędkość silnika bez bezpośredniego obciążania swojego wyjścia.
BD139 Pinout-Podsumowując
Tranzystor BD139
Źródło:
Wikimedia Commons
BD139 to dobrze znany tranzystor NPN stosowany w wielu układach elektronicznych. Niska cena i stosunkowo duży dopuszczalny prąd kolektora sprawiają, że chętnie wykorzystuje się go również w nauce elektroniki.
Element spotyka się zarówno w urządzeniach komercyjnych, jak i w projektach edukacyjnych. Może sterować prądem do 1,5A, dlatego nadaje się do obsługi diod LED, przekaźników i niewielkich silników, o ile projekt uwzględnia moc strat oraz chłodzenie.
LED
O użyteczności BD139 decydują także napięcie kolektor–emiter wynoszące 80 woltów i dopuszczalna moc strat 12,5 W. Napięcie nasycenia rzędu 0,5 V sprzyja zastosowaniom przełączającym, choć rzeczywiste warunki pracy zawsze należy zweryfikować w karcie katalogowej wybranego producenta.
Przed użyciem tranzystora warto sprawdzić układ wyprowadzeń konkretnej obudowy, dobrać rezystor bazy i upewnić się, że temperatura złącza pozostanie w bezpiecznym zakresie.