Darlingtono tranzistoriaus skaičiavimai

„Darlington“ tranzistorius yra gerai žinomas ir populiarus ryšys, naudojant porą bipolinių tranzistorių sujungimo tranzistorių (BJT), sukurtų veikti kaip vieningas „puikus“ tranzistorius. Šioje diagramoje pateikiama išsami ryšio informacija.

Apibrėžimas

Darlingtono tranzistorius galima apibrėžti kaip ryšį tarp dviejų BJT, leidžiančių jiems suformuoti vieną sudėtinį BJT, gaunant didelę srovės stiprinimo dalį, kuri paprastai gali būti didesnė nei tūkstantis.

Pagrindinis šios konfigūracijos privalumas yra tai, kad sudėtinis tranzistorius veikia kaip vienas įrenginys, turintis sustiprintą dabartinis pelnas lygiavertis kiekvieno tranzistoriaus srovės padidėjimo sandaugai.

Jei Darlingtono jungtį sudaro du atskiri BJT, kurių srovės padidėjimas β₁ir β_dubendrą srovės padidėjimą galima apskaičiuoti pagal formulę:

b_D= β₁b_du-------- (12.7)

Kai suderinti tranzistoriai naudojami Darlingtono jungtyje taip, kad β₁= β_du= β, aukščiau pateikta dabartinio padidėjimo formulė bus supaprastinta:

b_D= β^du-------- (12.8)

Supakuotas Darlingtono tranzistorius

Dėl didžiulio populiarumo Darlingtono tranzistoriai taip pat gaminami ir yra paruošti vienoje pakuotėje, kurioje yra du BJT, viename įrenginyje.

Šioje lentelėje pateikiamas Darlingtono poros pavyzdžio duomenų lapas viename pakete.

Nurodytas dabartinis pelnas yra grynasis pelnas iš dviejų BJT. Įrenginyje yra 3 standartiniai gnybtai iš išorės, būtent pagrindas, spinduolis, kolektorius.

Tokio tipo supakuoti Darlingtono tranzistoriai pasižymi išorinėmis savybėmis, panašiomis į įprastą tranzistorių, tačiau turi labai didelę ir didesnę srovės stiprinimo išvestį, palyginti su įprastais pavieniais tranzistoriais.

Kaip DC įjungti Darlingtono tranzistoriaus grandinę

Šiame paveiksle parodyta įprasta Darlingtono grandinė, naudojant tranzistorius su labai dideliu srovės stiprinimu β_D.

Čia bazinę srovę galima apskaičiuoti pagal formulę:

Aš_B= V_DC- V_BE/ R_B+ β_DR_IS-------------- (12.9)

Nors tai gali atrodyti panašiai kaip lygtis, kuri paprastai taikoma bet kuriam įprastam BJT , vertė β_Daukščiau pateiktoje lygtyje bus žymiai didesnis, o V_BEbus palyginti didesnis. Tai taip pat įrodyta ankstesnėje pastraipoje pateiktame pavyzdiniame duomenų lape.

Todėl spinduolio srovę galima apskaičiuoti taip:

Aš_IS= (β_D+ 1) Aš_B≈ β_DAš_B-------------- (12.10)

Nuolatinė įtampa bus:

V_IS= Aš_ISR_IS-------------- (12.11)

V_B= V_IS+ V._BE-------------- (12.12)

Išspręstas 1 pavyzdys

Pagal šiame paveikslėlyje pateiktus duomenis apskaičiuokite Darlingtono grandinės šališkumo sroves ir įtampas.

Sprendimas : Taikant Eq.12.9, bazinė srovė nustatoma taip:

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

Taikant Eq.12.10, spinduolio srovė gali būti įvertinta kaip:

Aš_IS≈ 8000 (2,56 μA) ≈ 20,28 mA ≈ I_C

Emiterio nuolatinę įtampą galima apskaičiuoti naudojant 12.11 lygtį, kaip:

V_IS= 20,48 mA (390Ω) ≈ 8 V,

Galiausiai kolektoriaus įtampą galima įvertinti taikant Eq. 12.12, kaip nurodyta toliau:

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

Šiame pavyzdyje maitinimo įtampa Darlingtono kolektoriuje bus:
V_C= 18 V

AC ekvivalentinė Darlingtono grandinė

Žemiau pateiktame paveikslėlyje galime pamatyti a BJT spinduolio sekėjas grandinė prijungta Darlingtono režimu. Pagrindinė poros gnybtas yra prijungtas prie kintamosios srovės įėjimo signalo per kondensatorių C1.

Išėjimo kintamosios srovės signalas, gautas per kondensatorių C2, yra susietas su įrenginio spinduolio gnybtu.

Minėtos konfigūracijos modeliavimo rezultatas pateiktas šiame paveiksle. Darlingtono tranzistorius gali būti pakeistas kintamosios srovės ekvivalentine grandine, turinčia įėjimo varžą r _i ir srovės išvesties šaltinį, vaizduojamą kaip b _D Aš _b

Kintamosios srovės įėjimo varžą galima apskaičiuoti taip, kaip paaiškinta toliau:

Kintamosios srovės kintamosios srovės srovė r _i yra:

Aš_b= V_i- V_arba/ r_i---------- (12.13)

Nuo
V_arba= (Aš_b+ β_DAš_b) R_IS---------- (12.14)

Jei taikytume ekvivalentą 12.13 ekv. 12.14 mes gauname:

Aš_br_i= V_i- V_arba= V_i- Aš_b(1 + β_D) R_IS

Sprendžiant aukščiau nurodytą V _i:

V_i= Aš_b[r_i+ (1 + β_D) R_IS]

V_i/ Aš_b= r_i+ β_DR_IS

Dabar, tiriant tranzistoriaus bazę, jo kintamosios srovės įėjimo varža gali būti įvertinta kaip:

SU_i= R_B॥ r_i+ β_DR_IS---------- (12.15)

Išspręstas 2 pavyzdys

Dabar išspręskime praktinį pirmiau minėto kintamosios srovės ekvivalento spinduolio pasekėjo konstrukcijos pavyzdį:

Nustatykite grandinės įėjimo varžą, atsižvelgiant į r _i = 5 kΩ

Taikydami Eq.12.15, mes išspręsime lygtį, kaip nurodyta toliau:

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

Praktinis dizainas

Štai praktiškas Darlingtono dizainas, sujungiant a 2N3055 galios tranzistorius su mažu signalo BC547 tranzistoriumi.

Signalo įvesties pusėje naudojamas 100K rezistorius, siekiant sumažinti srovę iki kelių milampų.

Paprastai esant tokiai mažai srovei bazėje, vien 2N3055 niekada negali apšviesti didelės srovės apkrovos, pavyzdžiui, 12 V 2 amp. Lemputės. Taip yra todėl, kad dabartinis 2N3055 stiprinimas yra labai mažas, kad žemą bazinę srovę būtų galima perdirbti į didelę kolektoriaus srovę.

Tačiau kai tik dar vienas BJT, kuris čia yra BC547, Darlingtono poroje sujungiamas su 2N3055, vieningas srovės stiprinimas padidėja iki labai didelės vertės ir leidžia lempai švyti visu ryškumu.

Vidutinis vidutinis 2N3055 srovės padidėjimas (hFE) yra apie 40, o BC547 - 400. Kai abu jie sujungiami kaip Darlingtono pora, padidėjimas iš esmės padidėja iki 40 x 400 = 16000, nuostabu, ar ne. Būtent tokią galią galime gauti iš Darlingtono tranzistoriaus konfigūracijos, o įprastą išvaizdą tranzistorių galima paversti labai vertinamu įrenginiu tik su paprasta modifikacija.