It is currently Thu 23 Sep 2021 8:56 pm

All times are UTC + 7 hours




Post new topic Reply to topic  [ 5 posts ] 
Author Message
 Post subject: การใช้ Bipolar Transistor เป็นสวิทซ์เปิด-ปิดวงจร
PostPosted: Sun 18 May 2014 12:52 pm 
Offline
Site Admin

Joined: Fri 01 May 2009 8:55 pm
Posts: 2299
ขณะที่ทรานซิสเตอร์ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในหลายๆด้าน แต่สำหรับมือสมัครเล่นมักจะใช้งานเป็นสวิทซ์ปิดเปิดวงจร ถึงแม้ทรานซิสเตอร์จะมีข้อจำกัดหลายๆอย่าง แต่ทรานซิสเตอร์ก็มีราคาถูกและมีความเสถียรกว่าพวกรีเลย์ทั่วไป

เรานิยมใช้ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ในการทำเป็นสวิทซ์ และให้โหลดอยู่ทางด้านไฟลบ เมื่อต้องการให้ทรานซิสเตอร์ทำงานก็ต่อ R1 เข้ากับไฟลบ ถ้าต้องการให้ทรานซิสเตอร์หยุดทำงานก็ปลด R1 ออกจากไฟลบ มีเคล็ดลับง่ายๆคือ เราต้องคำนวนให้ทรานซิสเตอร์ทำงาน (saturated) ด้วยการป้อนกระแสที่เหมาะสมให้ไหลผ่านทางขาเบส (ฺB)

Switch_PNP.png

เลือกทรานซิสเตอร์จากกระแสโหลดสูงสุด

สมมุติเราต้องการใช้โหลดจำนวน 100mA เราจะเลือกทรานซิสเตอร์เบอร์ 2N3906
- รองรับกระแสโหลดที่ขาคอลเล็คเตอร์ (IC) สูงสุด 200mA
- อัตราขยาย (hFE min) ต่ำสุดของทรานซิสเตอร์ที่โหลด 100mA เท่ากับ 30
- โวลท์เตจตกคร่อมระหว่างขาเบสและอิมิตเตอร์ (VBE(sat)) ที่โหลด 100mA ประมาณ 0.7V
- โวลท์เตจตกคร่อมระหว่างขาคอลเล็คเตอร์และอิมิตเตอร์ (VCE(sat)) ที่โหลด 100mA ประมาณ 0.4V
- อัตราทนกำลัง (PD) สูงสุด 250mW

2N3906-D-1.png
2N3906-D-2.png
2N3906-D-6.png

คำนวนกระแสเบส (IB)

คำนวนจำนวนกระแสที่ต้องไหลผ่านขาเบส (IB) ให้เหมาะสมได้ดังนี้
= IC / hFE min
= 100mA / 30
= 3.3mA

แต่ในทางปฎิบัติเราต้องเผื่อไว้อีก 30% เพื่อให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้อย่างถูกต้อง ดังนั้นเราจะกำหนดให้ IB = 4.3mA

คำนวนตัวต้านทาน R1

สมมุติให้แหล่งจ่ายไฟเท่ากับ 12V เราสามารถคำนวน R1 เพื่อจำกัดกระแส IB ได้ดังนี้
= ( VCC - VBE(sat) ) / IB
= ( 12V - 0.7V ) / 0.0043A
= 2628Ω

ให้เลือกใช้ตัวต้านทานค่าใกล้เคียงที่ต่ำกว่า จะส่งผลดีต่อกรณีแบตอ่อนด้วย สำหรับตัวต้านทาน 5% (E24) เลือกใช้ค่า 2.4kΩ เมื่อคำนวนย้อนกลับจะได้ IB = 4.7mA และที่โหลด 100mA จะได้ VCE(sat) ประมาณ 0.4V

คำนวนตัวต้านทาน R2

R2 สามารถใส่เพิ่มได้เพื่อความเสถียรในการ cut-off อย่างสมบูรณ์ โดยปกติจะใช้ค่าเป็น 10 เท่าของ R1

คำนวนกำลังงานสูญเสีย (PD)

เมื่อทรานซิสเตอร์ทำงาน (saturated) จะมี voltage drop ระหว่างขาคอลเล็คเตอร์ (C) และอิมิตเตอร์ (E) สำหรับ 2N3906 จะมี VCE(sat) ประมาณ 0.4V ดังนั้นเราจะคำนวนกำลังงานสูญเสีย (PD)ได้ดังนี้
= VCE(sat) x IC
= 0.4V x 0.1A
= 0.040W
= 40mW


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: การใช้ Bipolar Transistor เป็นสวิทซ์เปิด-ปิดวงจร
PostPosted: Mon 19 May 2014 12:25 pm 
Offline
Site Admin

Joined: Fri 01 May 2009 8:55 pm
Posts: 2299
เมื่อโหลดอยู่ทางด้านไฟบวก ให้ใช้ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN แทน โดยมีการคำนวนเหมือนกัน เมื่อต้องการให้ทรานซิสเตอร์ทำงานก็ต่อ R1 เข้ากับไฟบวก ถ้าต้องการให้ทรานซิสเตอร์หยุดทำงานก็ปลด R1 ออกจากไฟบวก

ข้อดีของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN คือจะมี VCE(sat) ที่ต่ำกว่าเล็กน้อย ทำให้ voltage drop น้อยกว่า มีความร้อนน้อยกว่าเล็กน้อย เหมาะสำหรับวงจรที่ใช้ไฟเลี้ยงต่ำมากๆ

Switch_NPN.png


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: การใช้ Bipolar Transistor เป็นสวิทซ์เปิด-ปิดวงจร
PostPosted: Wed 21 May 2014 11:51 pm 
Offline
Site Admin

Joined: Fri 01 May 2009 8:55 pm
Posts: 2299
ทำไมไม่ใช้ไดโอดแทน?

ถึงแม้ว่าไดโอดแบบชอทท์กี้ (Schottky Diode) จะมีโวลท์เตจตกคร่อมน้อยที่สุด แต่ก็ยังมี VF เกิน 300-400mV และมี IR สูงประมาณ 0.5-1mA จึงเหมาะสำหรับวงจรที่มีไฟเลี้ยงมากพอ ไม่เหมาะกับวงจรที่มีแรงดันต่ำ


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: การใช้ Bipolar Transistor เป็นสวิทซ์เปิด-ปิดวงจร
PostPosted: Thu 22 May 2014 12:06 am 
Offline
Site Admin

Joined: Fri 01 May 2009 8:55 pm
Posts: 2299
Low VCE(sat) Transistors

ทรานซิสเตอร์แบบที่มีประสิทธิภาพสูงและสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด เราจะเรียกทรานซิสเตอร์แบบนี้ว่า Low VCE(sat) ซึ่งบริษัท NXP ได้ผลิตทรานซิสเตอร์ชนิด Breakthrough In Small Signal (BISS) เป็นรุ่นที่ 3 แล้วและมีประสิทธิภาพสูงมาก เราจึงขอแนะนำให้ใช้ทรานซิสเตอร์จากบริษัทนี้ อีกทั้งยังมีเอกสารแนะนำอย่างครบถ้วน

ข้อสังเกต

1. ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN จะมี VCE(sat) ที่ต่ำกว่าทรานซิสเตอร์ชนิด PNP เมื่อเทียบกับสเป็คเดียวกัน
2. ทรานซิสเตอร์ที่มีอัตราทนกำลังสูงกว่า (IC) จะมี VCE(sat) ที่ต่ำกว่า

สำหรับมือสมัครเล่นให้เลือก SOT223 package type (6.5x3.5x1.65มม) เพราะจะมีขนาดใหญ่สุด บัดกรีง่าย


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: การใช้ Bipolar Transistor เป็นสวิทซ์เปิด-ปิดวงจร
PostPosted: Thu 22 May 2014 12:09 am 
Offline
Site Admin

Joined: Fri 01 May 2009 8:55 pm
Posts: 2299
จากตารางเปรียบเทียบ จะเห็นว่าทรานซิสเตอร์เบอร์ PBSS4021PZ และ PBSS4021NZ เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดและเป็นรุ่นที่ออกใหม่ล่าสุด

75017500-33.png

75017500-34.png


Top
 Profile  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 5 posts ] 

All times are UTC + 7 hours


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to: