Resistores dentro de um transistor Darlington

Estou pensando em substituir um 2N3904 e o TIP31C por um TIP102 em um dos meus circuitos (dimmer PWM LED), e notei nos resistores esquemáticos do TIP102 que levam cada uma das bases aos emissores. Meu circuito atual não tem isso, e eu queria saber a que finalidade eles servem e se meu circuito deve tê-los independentemente.

Esquema TIP102

transistors darlington

— Ignacio Vazquez-Abrams
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possível duplicação de Qual configuração é melhor para derrubar a base de um transistor NPN? Enquanto a pergunta está perguntando qual versão de um pull-down é melhor, as respostas são muito detalhadas no que os pulldowns fazem e por que você deve ou não tê-los.

— Março

Não concordo com os votos próximos desta pergunta. Enquanto os resistores no BE de um BJT foram discutidos ( electronics.stackexchange.com/questions/56010/… , electronics.stackexchange.com/questions/30017/… ), o resistor interno no BE inferior de um darlington é especial, porque não está acessível do lado de fora, então ele já está no dado ou nunca pode ser adicionado.

— Zebonaut

@ zebonaut que não faz diferença prática, quando a questão final é se o par de Darlington discreto e não empacotado da OP deve ter o resistor.

— 31813 Passerby

Embora sua pergunta pareça ser principalmente sobre esses resistores nos pares de Darlington, para o aplicativo mencionado, você pode considerar usar um MOSFET, o que provavelmente será mais barato e mais eficiente.

— Phil Frost

@ PhilFrost: Outra boa consideração para a rev. B. Como é, terminei de montar o circuito e ele funciona perfeitamente.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Respostas:

Esses resistores devem acelerar o desligamento. A junção base-emissor tem alguma capacitância, que é aparentemente maior em uma configuração de amplificador inversor pelo efeito Miller . Para desligar o transistor, essa capacitância deve ser descarregada.

Quando o acionamento da base é removido, não há caminho para descarregar essa capacitância do transistor direito, porque o emissor da base de polarização inversa do transistor esquerdo o impede. Esses resistores fornecem um caminho para essa corrente de descarga.

Se você está criando um par discreto de Darlington, incluir pelo menos R2 não é uma má idéia. Se você não precisar mudar muito rápido, poderá encontrar o transistor desligado rápido o suficiente sem ele, mas eu incluiria o R2, a menos que estivesse tentando economizar cada centavo do custo.

Não existem regras rígidas e rápidas para calcular quais devem ser esses resistores, mas o exemplo que você forneceu fornece alguns valores típicos. Se você os reduzir, o desligamento será mais rápido. Se você os tornar muito menores, toda a corrente de entrada passará pelos resistores, não deixando nenhum para acionar os transistores.

A tensão no R2 é limitada a 0,65 V pela junção emissor-base com polarização direta, de modo que a corrente será:

I_{R 2} = \frac{0.65 V}{R_{2}}

$I_{R2} = \frac{0.65V}{R_2}$

e você pode ter uma idéia (apenas uma idéia; para um modelo preciso que eu simularia ou construiria e mediria) de quão rápido o desligamento é afetado calculando a constante de tempo formada por R2 e a capacitância de entrada correta do transistor:

τ = R_{2} \cdot C_{e b}

$\tau = R_2 \cdot C_{eb}$

Os cálculos para R1 são praticamente os mesmos. No entanto, deve ser maior, por duas razões. Em primeiro lugar, o transistor esquerdo não precisa de tanta ajuda para desligar, porque sua capacitância básica pode ser descarregada pelo que estiver dirigindo o transistor; não há diodo no caminho, como no transistor certo.

Em segundo lugar, tornar R1 menor desvios mais atuais da base do transistor esquerdo, onde seria multiplicado pelos dois transistores. Assim, diminuir R1 diminui o ganho, porque mais da corrente de entrada é multiplicada apenas por vez de . $\beta$ $\beta\cdot\beta$

— Phil Frost
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Fui cavando um pouco, encontrei isso para calcular o R2. Ainda nada para o R1.

— Ignacio Vazquez-Abrams

@ IgnacioVazquez-Abrams ver edições.

— Phil Geada

Coloquei um resistor de 100 ohms para o R2, e estou feliz que o fiz, já que apenas tocar na base do Q1 é suficiente para fazer com que o Q2 seja conduzido (não que ele nunca seja tocado no gabinete em que está).

— Ignacio Vazquez-Abrams

Existem várias razões para os resistores. Os dois já mencionados são para acelerar o desligamento e garantir que o dispositivo permaneça desligado quando não for acionado.

Outro motivo é superar o vazamento interno. Geralmente, o vazamento de um único transistor é baixo o suficiente para ser ignorado. No entanto, o vazamento do primeiro transistor é multiplicado pelo ganho do segundo, o que pode torná-lo significativo em algumas aplicações, especialmente em altas temperaturas, onde o vazamento é maior. O resistor ao redor do segundo transistor faz com que o primeiro transistor produza corrente mínima antes que o segundo seja ligado. Isso pode ser ajustado para exceder o pior caso de vazamento do primeiro transistor.

Observe também que, para correntes de saída baixas, o segundo transistor pode ligar apenas a partir da corrente através do primeiro resistor. Nesse caso, a tensão BE e a tensão CE do dispositivo geral serão mais baixas do que para um darlington puro.

— Olin Lathrop
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Existem dois propósitos para esses resistores. Como Phil mencionou, um é ajudar no desligamento rápido do transistor.

O outro são dois, para garantir que o estado do pino, caso o pino de base não esteja sendo acionado. Remove um estado flutuante. Como se um pino do microcontrolador estivesse no modo de alta impedância.

Qual configuração é melhor para derrubar a base de um transistor NPN? tem uma discussão muito longa sobre o uso de resistores pull-down em uma base de transistor.

— Transeunte
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