¿Cómo calcular la resistencia base requerida para este circuito de relé BJT?

Estoy tratando de diseñar un circuito de relé para mi primer PCB y se me ocurrió lo siguiente:

ingrese la descripción de la imagen aquí

  • El valor de 10K para R7 es solo un marcador de posición. R7 es lo que estoy tratando de determinar.
  • El transistor debe encender y apagar el relé en función de si D2 está a 5 V o GND.
  • El relé es un relé de 5 V y tiene una resistencia de bobina de 63 ohmios, por lo que la corriente de bobina es de 79,4 mA.

¿Cómo determino qué valor debe tener la resistencia base (R7) para que funcione el circuito?

Hojas de datos: relé , diodo , transistor

Mi intento:

Ic = 80mA (corriente de relé) + [5V-Vce]/10K (corriente a través de LED)
Ic = 80mA (corriente de relé) + [5V-0.5]/10K (corriente a través de LED)
Ic = 80mA + 0.45mA = 80.45mA

Ic = hFE*Ib
Ib = Ic/hFE
Ib = 80,45 mA/120 = 670 uA

Ib = [5 V (voltaje D2 alto) - 1,2 V (voltaje de saturación del emisor base de la hoja de datos)] / R7 R7
= [5 V-1,2 V]/Ib
R7 = 3,8 V/670 uA
R7 = 5672 ohmios

Entonces, según mis cálculos, la resistencia base debería ser de ~5,6 kOhms. Sin embargo, no tengo idea si lo hizo correctamente o no.

Creo que no hay necesidad de calcular Ic de esta manera. lea la hoja de datos para obtener la corriente de saturación del transistor, el resto es igual.
Buen trabajo, tus cálculos son correctos. No tendrá cerca de 1.2V VBE ya que esa especificación es con una corriente base de 80mA o algo así. Estará más cerca de .7V. Sin embargo, suponiendo que 1,2 V no le hará daño, le dará cierto margen para las variaciones en beta debido a la temperatura y la corriente del colector.
Creo que querrá una resistencia de valor mucho más bajo en serie con el LED; el LED será muy tenue con solo 0.45 mA. Sugeriría 560 - 1K ohmios para dar alrededor de 5 mA a través del LED.

Respuestas (2)

Sí, eso es esencialmente correcto.

Sin embargo, debe sobrecargar la base del transistor para asegurarse de que permanezca saturado incluso si las condiciones cambian un poco (particularmente la relación de transferencia de corriente del transistor, que es difícil de controlar con precisión). Esto se denomina "margen de diseño".

Entonces, suponga que en el peor de los casos, el h FE de su transistor es 1/2 o incluso 1/3 del valor "nominal", y rehaga su cálculo de resistencia en consecuencia. No hay nada de malo en introducir más corriente de la necesaria (dentro de los límites, por supuesto) en la base de un transistor.

Si sobreconduzco el transistor, ¿eso no hará que fluya más corriente a través del transistor y, a su vez, a la bobina del relé? ¿Sería eso malo para el relé ya que la hoja de datos dice "Corriente de bobina: 79.4mA"?
No, la corriente de carga está determinada por el voltaje de carga y la resistencia de carga. El transistor no puede "causar" que fluya más corriente que eso.
¿No Ic = hFE*Ibindica la ecuación que Ic está "impulsado" por la corriente de base? ¿Significa que si se aumenta la corriente base, también se debe aumentar la corriente del colector? ¿Parece que lo que dices contradice eso?
No, la corriente del colector está limitada a ese valor; puede ser menor, pero no mayor.

Para garantizar que el transistor se sature por completo, es normal usar una "beta forzada" en el rango de 10~20. La beta más alta es más aplicable a corrientes de colector bajas en comparación con el máximo. Si lee la hoja de datos, puede ver que el voltaje de saturación está garantizado a una corriente base de 80 mA y una corriente de colector de 800 mA.

Si usamos la figura 20, dado que la corriente de su relé << 800mA, entonces la corriente base debe ser de 4mA, y la resistencia de aproximadamente 1K (es posible que sus 5V no puedan llegar a 5V con una carga de 4mA, por lo que es mejor ser un poco en el lado conservador).

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