Escolhendo o transistor certo para um circuito de comutação

Quero controlar um alto-falante de sirene (com um driver embutido) com um Arduino.

A sirene precisa de 12V e consome cerca de 480mA. O pino de saída do Arduino é de 5V e pode fornecer no máximo 40mA.

Eu gostaria de usar um transistor para ligar e desligar a sirene. Esta aplicação é boa para um transistor? Prefiro não precisar usar um relé ou um SSR porque não tenho nenhum disponível.

Com base nesses números, calculei minha resistência à carga (sirene) em 25 ohms usando a lei de Ohms, R = E / I. (Estou usando amplificadores, volts e ohms como unidades)

\frac{12 V}{0.48 A} = 25 Ω

$\frac{12V}{0.48A} = 25 \Omega$

Encontrei vários cálculos para determinar que tipo de transistor eu preciso e não tenho certeza de qual é o melhor. Um deles é assim:

h_{F E (m i n i m u m)} = 5 \times \frac{L o a d C u r r e n t}{A r d u i n o P i n M a x C u r r e n t}

$h_{FE(minimum)} = 5 \times \frac{Load\;Current}{Arduino\;Pin\;Max\;Current}$

O que me dá um mínimo de de 60. $h_{FE}$

5 \times \frac{0.48}{0.04} = 60

$5 \times \frac{0.48}{0.04} = 60$

É aqui que eu fico um pouco confuso. Eu tenho alguns transistores e suas folhas de dados, mas não tenho certeza de como lê-los. Eu li muitos recursos e agora estou tão confuso quanto antes.

Eu sei que provavelmente deveria usar um transistor NPN, mas importaria se eu usasse um PNP? Os mesmos cálculos se aplicam? Entendo que o circuito muda, ativo alto, em vez de ativo baixo, mas existem desvantagens no PNP sobre o NPN?

Os NPNs que tenho são PN2222A , BC337 , BC547B e um BC517 darlington .

Os PNP que tenho são PN2907 , BC327 e um BC516 Darlington .

Como eu escolheria o transistor certo para o trabalho? Não quero sobrecarregar o transistor.

transistors

— darkadept
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Para sua informação, na sua situação, você PODE usar os NPNs de maneira simplista para trocar de PNP e obter o efeito desejado. Provavelmente um pouco tarde para importar, mas aí está. :-)

— AbeFM

Ao escolher o transistor certo para este trabalho, primeiro vou eliminar os transistores PNP. Eles são um pouco mais complicados de usar no seu caso. Como você disse, para um transistor PNP, a alta ativa se torna baixa, o que significa que o transistor será ativado quando você aplicar 0V do seu Arduino, mas não será desativado quando você aplicar 5V do Arduino. Você precisará aplicar 12V na base do transistor PNP para desligar (VEB = 0).

Deixando os PNP para trás, olhando para os NPNs disponíveis, apenas o BC547B (Ic = 100mA) não suporta a corrente de 480mA necessária para a sua sirene. Dos três transistores restantes, eu escolheria aquele que pode lidar com a mais atual, apenas por segurança. Esse seria o BC517 darlington , que pode suportar no máximo 1,2 A, mais do que suficiente para a sua sirene.

Só agora você terá que se preocupar com o ganho do BC517. Mas, como o BC517 é um transistor de Darlington, ele possui um enorme ganho (hFE = 30.000), para que você possa facilmente ligar o transistor com uma corrente base muito pequena. Se você optar por acionar a base do transistor com um resistor de 1KOhm, terá uma corrente de base de 3,6mA, suficiente para suas finalidades.

Portanto, o vencedor seria o BC517 .

Circuito NPN

— m.Alin
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Ok, isso explica minha pergunta muito bem, obrigado. Eu acho que é melhor ter um hFE muito maior do que um marginal e errar no lado seguro da carga atual, em vez de reduzi-lo muito perto. Acho que vou precisar explorar isso mais e potencialmente analisar os transistores PNP, apesar do que você mencionou. Na verdade, minha sirene tem duas derivações positivas, uma para um som constante e outra para um som de "uivo". Eles compartilham um terreno comum. Isso significa que eu preciso da configuração do PNP para poder alternar os dois terminais positivos? (essa deveria ser a própria pergunta?) #

— darkadept 31/03

Você tem uma folha de dados da sua sirene? ou um diagrama.

— m.Alin

@ m.Alin Eu propus uma edição, mas no caso de ser rejeitada ... "aplique 12V à base do NPN" no primeiro parágrafo deveria dizer "PNP", certo?

— CupawnTae

@CupawnTae Claro, você está certo. Obrigado pela edição :-)

— m.Alin 11/15

Um comentário lateral. 'hFE = 30.000' é o ganho de corrente DC no modo "avanço ativo", não no modo de saturação. A folha de dados do BC517 usa um modo de saturação beta de 1000 - ou seja, hFE (sat) = 1000 -, portanto, este seria um bom ponto de partida para o seu projeto. Se a corrente do coletor for 400mA, o IB (sat) deverá ser 400mA / 1000 = 400uA, que o microcontrolador deve ser capaz de fornecer sem problemas. O valor de R1 deve ser (VOH (min) -VBE (sat)) / 400uA, onde VOH (min) é a tensão mínima de saída do microcontrolador para uma saída lógica alta, e VBE (sat) é ~ 1,6V, de acordo com a folha de dados.

— 21136 Jim Fischer