Верно ли я сделал расчет транзистора для включения светодиода на 2,2 вольта и током 0,02 А?

Question

[ivan58]

Транзистор pn2222 , Коэф.ус мин. 100 . Входное напряжение 12 вольт . 12 -0,8 =11,2 в -падение напряжения на базе . Ток базы = 0,02 :100 =0,0002 А . Сопротивление на базу 11,2 : 0,0002= 56кОм . Сопротивление коллектор-эмиттер 12 -2.2 / 0,02 = 500ом

Comments

[Виктор]

Вы написали довольно длинный текст, насыщенный цифрами (среди которых много лишних), и всё равно ничего непонятно, дать ответ на вопрос в заголовке невозможно.
А ведь ещё в 19-м веке учёные и инженеры сообразили, что описывать устройство словами контрпродуктивно - можно покрыть буквами целую страницу, и всё равно что-то будет упущено. До них ещё тогда, в 19-м, дошло, что картинка куда информативнее.
А позже, уже в 20-м, они изобрели электросхемы, рисуемые специальными условными обозначениями, и тогда для понимания достаточно одного взгляда.
Дополните ваш вопрос схемой (вопрос легко редактируется), а потом продолжим наше обсуждение. Сейчас обсуждать нечего.

[ivan58]

Виктор, вот схема

[Виктор]

ivan58, неполные данные - нет напряжения питания. Но ладно, возьмём его из текста вопроса (хотя его обязательно надо обозначить на схеме - помните, что я написал выше насчёт "понять с одного взгляда"?).
Теперь есть возможность писать ответ.

[ivan58]

Виктор, при создании скриншота напряжение не попало в фото , а так 12 вольт

[Виктор]

ivan58, теперь напомню про своё замечание о "лишних цифрах в вопросе". Можете самостоятельно, в порядке учёбы, обнаружить их? Если нет, покажу позже.

Answer 1

[VT100]

Ошибки есть, но работать - будет.

Сколько можете насчитать своих ошибок?

Коэф. ус. мин. 100.

Коэффициент усиления тока базы биполярного транзистора в ключевом режиме (насыщенном) - существенно меньше, чем в усилительном. Хорошей базой будет считать его 10-20 ед. (если нас не сильно заботит быстродействие при выключении).

12-0,8 = 11,2 В - падение напряжения на базе .

Садитесь, два. Формула такого вида определяет падение напряжения на R2, а не на "базе".

ток базы 0,02:100 = 0,0002 А.

См. п. 1. Для хорощего насыщения Q1 (при котором выполнится

(12-2.2) / 0,02 = 500 Ом

) ток базы следует принять около 1 мА.

Сопротивление коллектор-эмиттер (12-2.2) / 0,02 = 500 Ом

Садитесь, два. Не "коллектор-эмиттер", а "токоограничительный резистор в цепи светодиода" хотя-бы. Почему выбрали 500 Ом как результат расчёта, а не числа, принадлежащие к стандартным рядам номиналов?

Самый интересный вопрос - зачем? Это учебная задача или практическая? Если практическая, то, может, переключить светодиод на питание микроконтроллера и управлять им напрямую, с вывода микроконтроллера? Кстати, какое будет сопротивление резистора в этом случае?

Comments

[VT100]

Посмотрите графики "collector saturation region" в документации на MPS2222. При падении напряжения "коллектор-эмиттер" ниже 0,5 В (насыщение, "стягивание в точку") коэффициент усиления резко падает.

[ivan58]

VT100, коэфф.усил.- это отношение тока коллектора к току базы. На графике как понять что коэфф.ус падает ?

[VT100]

Например - такое пояснение. А на графике... возьмите кривую для Ic=10 mA и сосчитайте по ней требуемые Ib при разных Vce.

spoiler

Не удаляйте комментарии, так будет понятен ход мысли.

[ivan58]

VT100,
При одном и том же токе Iк=10 ma , коэффициент ус. падает пока превратится в точку , при чем Uce на переходе коллектор -эмиттер тоже падает от 0,1 до 0,02
10: 0,1= H100
10:0,2=H50
10:0,3 = H33
10:0,5=H20
10:1=H10
То есть внутреннее сопротивление на переходе коллектор -эмиттер падает и превращается в контакт . Эта область характеристики транзистора еще не вся .
Еще я и график успел понять , а вот что происходит в другой части характеристики , где Н начинается от 100 и выше до 300 , там скорее всего по логике , падение напряжения на переходя еще больше вырастает, при чем ток коллектора наверное для каждого графика на 1ma , на 10 , на 150 , на 600. Получается сложная штука этот транзистор , где в голове надо удерживать его свойства при проектировании схемы .

[VT100]

Границей перехода биполярного транзистора в режим насыщения (ключевой) из активного (усилительного) можно считать падение напряжения коллектор-эмиттер ниже 0,6-0,5 В.
Да, надо держать в голове. Опыт.

[ivan58]

VT100, токи в 1 ма, 10 ма. 150 ма, 600 ма, надеюсь это токи нагрузки.

[VT100]

Да, это графики для разных токов коллнктора.

Answer 2

[Виктор]

Почти всё рассчитано верно.
Но есть нюанс, он связан с разбросом параметров транзистора - вы не учли, что коэф.усиления по току для этого транзистора не 100, а от 100 до 300. Резистор в базовой цепи остаётся 56 кОм, но базовый ток для 300 становится чрезмерным втрое и вводит транзистор в насыщение (как говорят профи, "стягивает транзисторный ключ в точку"). Так и должно быть. Транзистор становится полностью открытым (напряжение на нём - малые доли вольта), и именно это вам и нужно.
Режим насыщения - основной для тразисторного ключа, никакого усиления в нём не происходит. Начинается он в данном конкретном случае (для коэф.усиления 100) со значения 56 кОм. При большем сопротивлении или при меньшем коэф.усиления транзистор из ключевого перейдёт в линейный режим и начнёт усиливать, т.е. менять своё сопротивление для тока через коллектор, и соответственно яркость светодиода. Если вам требуется только включать и выключать светодиод, то линейный режим вам ни к чему.
Так что, ещё раз повторю, случайно получилось всё ОК. Но правильный расчёт обязан учитывать помимо прочего и разброс параметров.

Comments

[Виктор]

ivan58, то ест ь вы пока не понимаете разницы между линейным и ключевым режимом.
Ну, тут всё просто. Допустим, мы хотим усиливать ток базы. Уменьшаем его - ток коллектора меньше, увеличиваем - ток коллектора больше. Это линейный режим, в нём изменения тока коллектора повторяют изменения тока базы (с учётом коэффициента усиления по току, конечно).
Увеличиваем ток базы - ток коллектора растёт, напряжение на коллекторе уменьшается, поскольку всё бОльшая часть напряжения питания достаётся нагрузке (в вашем случае - светодиоду, он светит всё ярче). И вот с какого-то момента мы замечаем, что при дальнейшем увеличении тока базы (или уменьшении базового резистора) ток коллектора перестаёт расти, яркость диода не прибавляется. Это и есть переход из линейного режима в ключевой. Транзистор при этом насыщается током базы (потому и называется - режим насыщения) и из "переменного резистора" он становится открытым ключом. Конечно, в режиме насыщения при добавлении тока базы падение напряжения на открытом ключе тоже меняется - допустим, от 0,1 вольт оно снижается до 0,01 вольт, т.е. вроде много - в 10 раз. Но на нагрузке напряжение остаётся практически тем же - от 11,9 вольт оно становится 11,99 вольт, эта разница не имеет практического значения. Вот поэтому и говорят профи, что "транзистор стянулся в точку" - что 0,1, что 0,01 вольт, всё равно как замкнутый контакт.
Если в этом моём объяснении что-то остаётся непонятным, не торопитесь спрашивать, сначала перечитайте объяснение - там всё предельно ясно, особенно различие между линейным и ключевым режимом. Это я опять намекаю на то, что лень писать одно и то же много раз.

[ivan58]

На симуляторе получилось. Я не понял , что я не понял . По моему получилось правильно . И где тогда ошибка ?

[Виктор]

ivan58, ошибки нет, всё ОК.