tranzystory jako przełączniki 

Transistory to urządzenia, które są często używane do generowania, kontrolowania i powiększania sygnałów elektrycznych Czy wiesz, że tranzystory mogą być potrzebne w aplikacji przełączającej Tak, możemy użyć tranzystorów jako przełączników

Ponadto łatwo jest używać tranzystorów jako przełączników w dowolnym obwodzie, dzięki czemu można skutecznie wyłączyć i otworzyć kursy Można również użyć tranzystorów NPN i PNP jako przełączników

W tym artykule dowiesz się, jak działają przełączniki tranzystorów Nawet jeśli jest to trochę skomplikowane, rozłożymy je dla ciebie

Więc trzymaj się

Dlaczego używamy tranzystorów jako przełączników

Dostępne są różne typy przełączników, w tym przełączniki przycisków, przesuwne, przełączniki przesuwne itp Pomimo różnych kontroli, dlaczego używamy tranzystorów jako przełączników Skoro wszystkie przyciski działają tak samo, dlaczego wolimy tranzystory

Przycisk wyłączony

Powód jest prosty Inne przełączniki są głównie mechaniczne, a tranzystory są czysto elektryczne Transistory nie wymagają ręcznej interwencji, dzięki czemu można włączać i wyłączać rekwizyty w zależności od zasilania prądem

Obszar operacyjny

Przełączniki tranzystorów mają dwa obszary robocze, w tym obszary odcięcia i obszary nasycone

Strefa zamknięta

W przypadku przełączników tranzystorów pracujących w strefie odcięcia warunki pracy to zerowy prąd kolektora wyjściowego (IC), zerowy prąd podstawowy wejścia (Ig) i maksymalne napięcie kolektora (VCE) Te warunki pracy powodują brak prądu przepływającego przez urządzenie Ponadto w obwodzie znajduje się duża warstwa wyczerpująca, co powoduje całkowite wyłączenie tranzystorów

Kategoria: Specyfikacje

Napięcie baza-emiter jest mniejsze niż 0,7 V

Złącze baza-kolektor pozostaje w trybie polaryzacji wstecznej

Ponadto podstawa i wejście pozostają uziemione (0 V)

Złącze baza-emiter również pozostaje w trybie polaryzacji wstecznej

VOUT = VCE = VCC = „1”

Przełącznik tranzystorowy jest całkowicie wyłączony

Tutaj tranzystory działają jak otwarty przełącznik

Brak przepływu prądu kolektora (IC = 0)

W rzeczywistości przełączniki tranzystorów pracujące w strefie odcięcia lub trybie wyłączenia działają w dwóch węzłach w trybie odwrotnego odchylenia Ponadto, jeśli używany jest tranzystor PNP, potencjał nadajnika może być szkodliwy dla bieguna bazowego

Obszary nasycone

Jeśli tranzystor działa w obszarze nasyconym, pozostaje w trybie odchylenia dodatniego, co umożliwia szereg wyników tworzenie małej warstwy wyczerpującej Ponadto przepływa przez tranzystory maksymalny prąd W związku z tym przełącznik tranzystora jest umieszczany w stanie pełnego przewodnictwa Wyniki tego efektu są następujące: maksymalny prąd podstawowy = maksymalny prąd kolektorowy = minimalny prąd kolektorowy-spadek ciśnienia emitowanego

krzywe nasycone właściwości

Możesz podłączyć wejście i podstawę do VCC

Przełącznik tranzystorowy jest w pełni włączony

Napięcie baza-emiter jest bardziej znaczące niż 0,7 V

Złącze baza-kolektor pozostaje w trybie polaryzacji przekazywania

Złącze baza-emiter pozostaje w trybie przewodzenia polaryzacji

Idealne nasycenie to VCE= 0

Tutaj tranzystory są jak zamknięte przełączniki

Maksymalny prąd kolektorowy = IC= VCC/RL

VOUT = VCE = 0

W związku z tym tranzystory pracujące w trybie przewodnictwa lub obszarze nasyconym będą działać w trybie odchylenia dodatniego Natomiast do bazy musisz mieć dodatni potencjał emitera, jeśli jest to tranzystor PNP.

Jak działa przełącznik tranzystorowy?

Kiedy twój tranzystor działa jako przełącznik półprzewodnikowy SPST (single-pole single-throw), możesz zastosować sygnał zerowy do bazy tranzystora, aby ustawić go w trybie OFF. Kiedy jest wyłączony, służy jako otwarty przełącznik i blokuje przepływ prądu kolektora zerowego.

Gdy do bazy przyłożysz sygnał dodatni, ustawia on tranzystor w tryb ON. Wtedy tranzystor staje się zamkniętym przełącznikiem i pozwala na przepływ maksymalnego prądu przez obwód.

Dodatkowo istnieje łatwy sposób na przełączenie dowolnej ilości prądu z umiarkowanego na wysoki. Wszystko, co musisz zrobić, to podłączyć zacisk emitera tranzystora bezpośrednio do masy i sparować tranzystor z wyjściem typu open-collector.

Jeśli użyjesz swojego przełącznika tranzystorowego w ten sposób, będziesz w stanie zatopić każde nadmierne napięcie do ziemi. W ten sposób możesz kontrolować każde obciążenie, które podłączysz do swojego obwodu.

Tranzystor NPN jako przełącznik

Co ciekawe, jako przełączników możesz używać zarówno tranzystorów PNP, jak i NPN.

Operacje przełączania mogą wystąpić tylko wtedy, gdy dostarczysz wystarczające napięcie do bazy końcówek tranzystora. Również gdy przyłożysz wystarczające napięcie między emiterem a masą, napięcie od emitera do kolektora będzie równe 0. Z tego powodu tranzystor będzie pełnił funkcję zwarcia.

Również podanie zerowego napięcia na wejście spowoduje, że tranzystor będzie pracował w obszarze odcięcia - będzie to obwód otwarty. Możesz użyć punktu odniesienia, aby połączyć obciążenie z wyjściem przełączającym dla tego połączenia przełączającego.

Włączenie tranzystora pozwoli na przepływ prądu przez obciążenie od źródła do masy.

Tranzystor NPN jako przełącznik Schemat obwodu

Tranzystor PNP jako przełącznik

Działanie tranzystora PNP jako przełącznika jest podobne do działania tranzystora NPN. Różnica polega jednak na tym, że prąd płynie z bazy. Dlatego można wykorzystać ten rodzaj przełączania w konfiguracjach z ujemną masą.

Ponadto, w przypadku tranzystora PNP, zacisk bazy jest zawsze w trybie ujemnego biasu na podstawie emitera.

Prąd będzie płynął tylko przy ujemnym napięciu bazy dla operacji przełączania PNP. Dlaczego. Ponieważ używasz punktu odniesienia, aby połączyć tranzystor z wyjściem przełączającym. Dlatego podczas włączania tranzystora, prąd będzie płynął przez tranzystor od źródła przed osiągnięciem masy.

Tranzystor PNP jako przełącznik Schemat połączeń

Tranzystor do przełączania diody LED

Dodatkowo możesz użyć tranzystora do przełączania diody LED. Oto jak to działa.

Kiedy przełącznik zacisków bazowych jest ustawiony jako otwarty, przez bazę nie płynie żaden prąd. Tak więc tranzystor będzie działał w obszarze odcięcia. Stąd tranzystor będzie obwodem otwartym, a dioda LED pozostanie wyłączona.

Z kolei, gdy przełącznik ustawimy jako zamknięty, przez tranzystor popłynie prąd bazy i zmieni jego pracę na region nasycenia. Dlatego też dioda LED przełączy się na ON.

Ponadto możesz użyć rezystorów, aby ograniczyć prąd płynący przez bazę do diody LED, aby uniknąć uszkodzenia. Plus, można nawet dostosować intensywność LED poprzez zmianę oporu w ścieżce prądowej bazy.

Schemat tranzystora do przełączania diod LED

Tranzystor do sterowania przekaźnikiem

Co ciekawe, możesz kontrolować działanie przekaźnika za pomocą tranzystora. Przy odrobinie aranżacji, zasilisz cewkę przekaźnika tranzystorem - co pozwoli Ci zapobiec dodatkowemu obciążeniu, które do niej podłączysz.

Aby to zadziałało, wejście, które podasz na bazę musi wprowadzić tranzystor w stan nasycenia. W ten sposób możesz zasilić cewkę i sterować stykami przekaźnika.

Nagłe usunięcie zasilania z obciążeń indukcyjnych może utrzymać wysokie napięcie na cewce przekaźnika. Dodatkowo, utrzymujące się wysokie napięcie może potencjalnie zniszczyć twój obwód. Z tego powodu będziesz musiał podłączyć diodę równolegle z obciążeniem indukcyjnym. Na szczęście, można użyć tego, aby zabezpieczyć swój kurs przed napięciami generowanymi przez obciążenie indukcyjne.

Schemat obwodu tranzystora do sterowania przekaźnikiem

Tranzystor do napędu silników

Wreszcie, możesz użyć tranzystora do regulacji i kontroli prędkości silnika prądu stałego. Dodatkowo, możesz to zrobić jednokierunkowo, przełączając tranzystor w częstych odstępach czasu.

Należy pamiętać, że silnik DC jest również obciążeniem indukcyjnym. Dlatego będziesz musiał sparować go z diodą, jeśli chcesz zabezpieczyć swój obwód.

Teraz możesz włączać i wyłączać silnik DC, po prostu przełączając tranzystor z rejonów nasycenia do odcięcia. Dodatkowo, możesz zmieniać tranzystor przy zmiennych częstotliwościach, aby kontrolować prędkość silnika od niskiej do pełnej prędkości.

Tranzystory do napędu silników Schemat połączeń

Zastosowania

Rzeczywiście, podstawowym zastosowaniem przełącznika tranzystorowego jest kontrolowanie przepływu mocy z jednej części obwodu do drugiej. Zasadniczo, działanie tranzystora w regionach nasycenia lub odcięcia stworzy efekt off/on każdego mechanicznego przełącznika. Inne zastosowania przełącznika tranzystorowego obejmują:

Cyfrowe bramki logiczne

Cyfrowe bramki logiczne

Obwody mostka H

Oscylatory

Oscylator

Współpraca z urządzeniami wysokonapięciowymi, takimi jak silniki, diody LED i przekaźniki

Przekaźnik

Słowa końcowe

W skrócie, tranzystory mogą służyć jako elektryczna wersja przełączników mechanicznych, które działają w oparciu o prąd, a nie fizyczny dotyk. W rzeczywistości przełączniki tranzystorowe mogą mieć wiele różnych zastosowań, nawet więcej niż kilka wymienionych powyżej.

Chociaż łatwo jest użyć przełącznika tranzystorowego, upewnij się, że używasz diody zamachowej, gdy masz do czynienia z obciążeniami indukcyjnymi - aby nie uszkodzić obwodu.

Jeśli chcesz zrobić przełącznik tranzystorowy do prostego obwodu i masz jeszcze jakieś pytania, skontaktuj się z nami, a my chętnie pomożemy.