chiarimento transistor

[PietroBaima]

Bene.

Allora, come prima cosa, vorrei calcolare quanto deve valere R1.
Per farlo risolvo la maglia di base:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

facile!



già, però mi mancano alcuni dati.
Non so quanto devo imporre di corrente di base e, molto peggio, non so quanto vale la tensione .

Per la non resta che cercare su un datasheet.
Per la , sappiamo che , ma non sappiamo il beta, che va trovato anche lui...

Prendiamo quindi un datasheet del BC547, per esempio questo e cerchiamo i dati che ci servono.

Cominciamo dalla , che è più facile.
Sappiamo che, nel collettore scorreranno circa (dico circa e il perché lo vedremo dopo) 85mA (15mA per il LED e 70mA per il relè).

Osserviamo figura 4:

Se nel collettore scorrono circa 80mA, la vale circa 0.9V (non 0.7V come avevi supposto tu).

La cosa importante da ricordare è che la dipende dalla corrente di collettore.

Adesso cerchiamo il beta: se guardi lo stesso grafico scoprirai, guardando in alto, la scritta . Cioè quel grafico è stato plottato facendo saturare il transistor e imponendo una corrente di collettore pari a 10 volte la corrente di base.
Possiamo anche non essere così pessimisti.
Vediamo però quanto vale, allora, il beta minimo (quello che il data-sheet chiama hfe in DC).
Dalla figura 3:

Si vede che il beta minimo, per una corrente di collettore di 80mA circa è poco sotto a 200.
Con 200 saremmo al limite della linearità, quindi qualunque variazione dei parametri (anche per invecchiamento) potrebbe farci uscire dalla saturazione. Dobbiamo stare più bassi.
Sotto 10 non conviene andare, poiché aumenteremmo ulteriormente la corrente di base (e quindi la VBE).
Se non ci sono vincoli particolari (per esempio applicazioni in ambienti rumorosi, per le quali conviene progettare saturazioni profonde, o applicazioni a batteria, per le quali conviene progettare saturazioni leggere) scegliamo il valore di mezzo: 105.

Facciamo quindi il nostro conto:



Scegliamo la resistenza più vicina verso il basso (così andiamo verso la saturazione) nella scala dei valori standard e troviamo .

Il conto è ovviamente approssimato, perché anche la tensione CE dipende dalla corrente che vi circola.

Facciamo una verifica, usando questo ultimo dato:
Se il relè assorbe a 5V una corrente di 70mA, la resistenza degli avvolgimenti vale 71.
A quella corrente la tensione CE di saturazione vale circa 140mV.
Il relè verrà quindi alimentato a 5V meno 140mV.
Mi sembra che non ci siano grossi problemi.

Vediamo come calcolare anche la resistenza del LED.
I LED sono diodi, per cui hanno una caratteristica esponenziale che lega tensione e corrente.
Per una piccola variazione di tensione ai loro capi la corrente circolante ai loro morsetti può avere cambiamenti drammatici.
Vanno quindi sempre alimentati con una resistenza in serie, per limitare la corrente massima.
Il fatto che per piccole variazioni di tensioni la corrente vari molto vuole anche dire che per grandi variazioni di corrente la tensione ai loro capi sia circa costante.
Questo ci permette di approssimare e considerare davvero costante questa tensione.
Per un LED rosso questa tensione è di circa 1.6V, ma sarebbe meglio cercarla sul data sheet del LED (che non ho perché non so che LED tu voglia utilizzare).
Supponiamo che sia un LED rosso.
Abbiamo:


Il valore più vicino è 220.

[PietroBaima]

dato che ci siamo, perché proprio quel diodo? ha delle caratteristiche particolari per questa applicazione?

dici D1?

Serve per evitare che il kickback dell'induttore (in pratica la extratensione di apertura) danneggi TR1.

Quando il transistore si apre, a causa della legge di Lenz, si crea una tensione inversa ai capi dell'induttore, che può essere molto alta (dipende dalla velocità con la quale si è aperto l'interruttore) e potrebbe distruggere TR1.

[dadduni]

grazie grazie grazie =)=) mi hai salvato e ho imparato un sacco di cose nuove =)=) io non leggevo i grafici ma mi soffervamo sulle "tabelle" nei datasheet. ancora grazie mille =)

[PietroBaima]

naturalmente seguirà congrua fattura consulenza...

[dadduni]

dato che ci stiamo a fatturare ti sfrutto un altro pochino =P mi potresti spiegare un attimo secondo quale principio hai scelto quell' Hef di 105? non ho capito il discorse del guadagno... credevo che in base a quel grafico a un tot intensità corrispondesse un tot guadagno non credevo che dovessimo sceglierlo noi... puoi illuminarmi? *.*

[MavKtr]

...credevo che in base a quel grafico a un tot intensità corrispondesse un tot guadagno...

Si, ma proprio per avere più margine ed essere sicuri di rientrare nella saturazione si considera un valore minore rispetto a quello indicato nel grafico.

Comunque questo punto è davvero inequivocabile:

Si vede che il beta minimo, per una corrente di collettore di 80mA circa è poco sotto a 200.
Con 200 saremmo al limite della linearità, quindi qualunque variazione dei parametri (anche per invecchiamento) potrebbe farci uscire dalla saturazione. Dobbiamo stare più bassi.
Sotto 10 non conviene andare, poiché aumenteremmo ulteriormente la corrente di base (e quindi la VBE).
Se non ci sono vincoli particolari (per esempio applicazioni in ambienti rumorosi, per le quali conviene progettare saturazioni profonde, o applicazioni a batteria, per le quali conviene progettare saturazioni leggere) scegliamo il valore di mezzo: 105.

Cosa non ti torna?

[dadduni]

e invece è quel punto che non capisco, scusate l'ignoranza. si parla di "saturazioni leggere" o "profonde" come se le scegliessimo noi... non è quel grafico a darci la cifra precisa e inequivocabile? poi, la cifra dal grafico è poco sotto i duecento, perché poi si prende in considerazione i 10 che sono l'estremo opposto? non è esagerato come termine di paragone? io (da inesperto e ad occhio) avrei fatto 160, 150 se volevo abbassare e allontanarmi dai duecento. esiste un conto preiso? grazie mille e scusate le domande da ignorante ma purtroppo al momento ancora lo sono =(

[MavKtr]

Figurati... non devi scusarti!

si parla di "saturazioni leggere" o "profonde" come se le scegliessimo noi... non è quel grafico a darci la cifra precisa e inequivocabile?

Sui dati del datasheet non si discute... sono quelli!
Ma a quel punto devi chiederti: che succede se capita qualche imprevisto, tipo la tensione sulla base che per qualche motivo scende sotto i 5 volt?
La conseguenza può essere che si esce fuori dalla saturazione perché il margine è molto stretto. Quindi, per stare più tranquilli si considera un beta inferiore a quello indicato sul datasheet, per essere sicuri di avere la saturazione.

perché poi si prende in considerazione i 10 che sono l'estremo opposto? non è esagerato come termine di paragone?

Il 10 è il valore indicato nel datasheet come "il valore sicuro"... quello che ti da la saturazione nel peggiore dei casi. Ma giustamente PietroBaima faceva notare che, a meno di circostanze particolari, non c'è motivo di essere così pessimisti e si può scegliere un valore medio tra il 10 (minimo) e il 200 (massimo), e da lì è venuto fuori il 105.

[dadduni]

Ok grazie a tutti ragazzi siete fantastici :):) vi faccio un ultimissima domanda è vi prometto xhe non vi scoccia più su questo thread ;) io credevo (e speravo) che la saturazione dipendesse solo dalla tensione e dalla corrente sulla base... il guadagno che c entra? E una volta per tutte: da cosa è data la saturazione?:):) vi ringrazio per le risposte mi state insegnando tante cose :)

[MavKtr]

io credevo (e speravo) che la saturazione dipendesse solo dalla tensione e dalla corrente sulla base... il guadagno che c entra?

E a sua volta, da cosa dipende la corrente sulla base?

Risposta:

La cosa importante da ricordare è che la V_{BE} dipende dalla corrente di collettore.

E una volta per tutte: da cosa è data la saturazione?

Ottieni la saturazione, appunto, dando una certa corrente in base che deve essere rapportata alla corrente sul collettore.