Necesito conducir una bobina de motor paso a paso de 1A desde una salida digital que solo puede generar 5 mA. Eso requeriría Hfe de 1A / 5mA = 200, pero no puedo encontrar un transistor con tanta ganancia. ¿Hay algún transistor que encaje, o hay algo más que pueda hacer?
Aparentemente, está preguntando cómo encontrar un transistor que pueda usarse para cambiar 1A de una señal digital de 5mA.
1A / 5mA = 200, que es la ganancia requerida si se usara un solo transistor bipolar. Eso es demasiado alto para un transistor que puede manejar 1A. No dices cuál es el voltaje, pero sería útil saberlo. Los transistores de menor voltaje se pueden fabricar con mayor ganancia.
En cualquier caso, esto es demasiado para un solo BJT. Eso deja algunas opciones obvias:
Ahora ha agregado que el suministro para la unidad paso a paso es de 12V. En ese caso, aquí hay un circuito de ejemplo:
La resistencia es solo para asegurarse de que el FET esté apagado si la salida digital alguna vez pasa a alta impedancia. Si siempre está siendo impulsado de manera sólida y las fallas de inicio no importan, entonces puede omitir R1.
La ganancia total de la corriente de la señal lógica a la corriente conmutada es aproximadamente el producto de las ganancias de Q1 y Q2. Se puede contar con Q2 para tener una ganancia de 15 en este caso. Como desea cambiar 1A, eso significa que necesita 1A/15 = 67mA de corriente base. R1 ve 5V menos las caídas BE de ambos transistores, lo que deja alrededor de 3.6V. Eso dividido por 36 Ω provoca una corriente base de aproximadamente 100 mA, lo que deja un margen cómodo. R2 se asegura de que Q2 esté apagado a menos que se active explícitamente y también ayuda a apagarlo más rápido. Suponiendo una caída de BE de 700 mV, R2 consumirá 700 µA cuando Q2 esté en marcha. Dado que tenemos 100 mA disponibles y solo necesitamos 2/3 de eso, todavía queda mucho impulso base para el segundo trimestre.
La corriente a través de Q1 será de aproximadamente 100 mA cuando esté encendido. Se puede contar con un transistor de bajo voltaje de señal tan pequeña para una ganancia de 50 en este caso, lo que significa que la salida digital de 0-5 V solo necesita proporcionar 2 mA, lo cual está bien dentro de sus especificaciones.
Estás cambiando algo con una inductancia significativa. La corriente del inductor no puede apagarse instantáneamente. Sin el diodo, cuando se apaga, el inductor aumentaría el voltaje en P1 hasta que la corriente existente pueda fluir, de alguna manera en alguna parte. Eso probablemente sería al exceder el voltaje máximo del colector de Q2 y hacer que se rompa. Eso es malo. El diodo proporciona un buen camino seguro para esta corriente hasta que se disipa la energía almacenada en el inductor. Tiene la desventaja de que la corriente de la bobina paso a paso decaerá lentamente después de que se apague la bobina. Esto se puede solucionar apagando la bobina un poco antes y/o agregando una resistencia en serie con el diodo para que la bobina vea un voltaje de retorno más alto, lo que reduce la corriente más rápidamente.
Yo no usaría un transistor Darlington. Sí, se pueden encontrar con la ganancia general necesaria, pero también tendrán un voltaje significativamente más alto. Eso no solo quitará un poco de voltaje de excitación de la bobina paso a paso, sino que también provocará una mayor disipación de potencia en el transistor.
El circuito que mostré es casi un darlington excepto que el colector de Q1 está conectado al suministro de 5V en lugar del colector de Q2. Eso permite que Q2 se sature por completo. Eso será a menos de la mitad de la caída de voltaje de un darlington verdadero.
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