Conmutación de lado alto 12V con BJT/MOSFET

Creo que me volví demasiado ambicioso con una publicación anterior, así que retrocedamos un poco.

Me gustaría usar una salida de 3.3V de una Raspberry Pi para cambiar el lado alto de una carga de 12v. Pensé que esto era posible con una combinación de transistores PNP y NPN siguiendo el ejemplo aquí , pero no estoy seguro de si esto se puede adaptar a una base de 3.3V y un colector de 12v. ¿Es posible replicar esto con transistores 2N2222 y 2N2907, con una carga inferior a 800 mA?

Si esa no es una opción, entonces supongo que debería seguir esta publicación y seguir la ruta de usar un MOSFET aquí , pero no está del todo claro qué propiedades debería buscar en un MOSFET. ¿Necesito una corriente de drenaje mayor en magnitud que mi carga (p. ej., será suficiente una corriente de drenaje de -3,7 A para una carga de 800 mA) y un voltaje de fuente de compuerta más bajo que mi base (p. ej., 3 V)?

Gracias

debe ser un canal P. El voltaje de la puerta lo da el T1 bipolar cuando está encendido, tiene ~ 10 V. Suficiente para encenderlo en el canal P. ¿Cuánta energía quieres desperdiciar en el mosfet?
Bueno, solo me gustaría ir por la ruta MOSFET si fuera mi única opción. La única otra alternativa que conozco es un relé de 5v con un amplificador operacional. Entonces, ¿el circuito aquí estaría siguiendo ese ejemplo o es necesario cambiar las resistencias PNP y NPN? Hacer clic

Respuestas (2)

Si se toma en serio el cumplimiento de la corriente de abastecimiento del lado alto de 800 mA y quiere quedarse con los BJT, necesitará algo más. Un TIP32C es bastante barato y lo vende Jameco por 39 centavos (+ gastos de envío) o vaya a eBay para fuentes aún más baratas. Viene en un estuche TO220, que es lo que quieres aquí.

Tenga en cuenta que VCEsat puede tener un alto contenido de estos BJT de potencia, y debe planificar alrededor de 0,5 V más o menos. Esto sugiere una disipación de aproximadamente 500 mW (incluida la corriente base). (Para la mayoría de los BJT en un caso TO220, no me preocuparía tanto por un disipador de calor a este nivel. Debería estar bien en el aire o presionado sobre una placa. Pero sigue siendo una buena idea consultar la hoja de datos, solo para estar seguro.)

El circuito podría verse así:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Q2 está operando como un sumidero de corriente aquí. Supongo que hay alrededor de 100 ohmios de impedancia de salida en el pin de salida de su Raspberry pi (probablemente), así que no creo que deba preocuparse mucho por el timbre. R1 está ahí para apagar Q1 cuando Q2 se apaga. Su valor no es crítico. R2 probablemente podría ser de unos 60 ohmios, pero 56 es un valor estándar. RLOAD es solo un maniquí para representar su carga de 800 mA.

Su salida no alcanzará los 12V, por supuesto. Habrá una caída de VCEsat de quizás 0,5 V, por lo que solo espere alrededor de 11,5 V allí. Con suerte, eso está bien.

En el caso anterior, el 2N3904 TAMBIÉN disipará calor. Calculo que alrededor de 9V a través de VCE a 43mA está cerca de 400mW, si se opera continuamente. Esto me preocupa, aunque podrías pasarte con eso. Sin embargo, sugiere quizás una opción diferente para Q2 que también está en un TO220.

O bien, una topología diferente (una que requiera una resistencia más y una disposición diferente). Quizás algo como esto:

esquemático

simular este circuito

En este caso, el colector de Q2 estará bajo (alrededor de 0,2 V) cuando esté ENCENDIDO y el VBE de Q1 será de aproximadamente 1 V. Entonces, la caída en R3 será de aproximadamente 10,8 V, aproximadamente. Con 40mA, esto implica un valor de unos 270 ohmios. Configuré R2 para proporcionar alrededor de 3 mA entonces también.

Q2 solo se disipará más cerca ahora de 200 mV a 43 mA, por lo que alrededor de 8 mW. Mucho, mucho mejor y esto será un problema cero para cualquier señal pequeña NPN BJT. Pero R3 ahora disipará quizás entre un cuarto y medio vatio más o menos (10,8 V a través de él), por lo que debe asegurarse de que tenga un tamaño de 1/2 vatio o más.

Solo para aclarar, ¿la diferencia real entre los dos es que Q2 o R3 tienen una carga de calor considerable? Supongo que cualquiera de los dos está bien siempre que use una resistencia de 1/2 W o un 2N2222 en lugar de un transistor NPN 2N3904.
Hay otras diferencias, pero claro, podrías verlo así. A menudo es más barato obtener un TO220 BJT para Q2 en el primer circuito en lugar de una resistencia de medio vatio o un vatio (un vatio aquí, creo). Pero hay otras diferencias. Si el pin de E/S fuera "más rígido" (más como una fuente de alimentación de baja impedancia), entonces el primer circuito podría experimentar oscilaciones momentáneas de alta frecuencia y el otro probablemente no. Pero no creo que eso sea un problema aquí. El segundo es más como lo que ves en la web. No verás el primero a menudo. Pero también funciona.

Dado que desea un interruptor simple y no PWM, la solución con NPN y PNP es buena. Sin embargo, en sus esquemas, reemplace la resistencia base NPN por 1 kohm, reemplace la otra resistencia por 1 kohm y elija un PNP más fuerte, el 2N2907 solo tiene capacidad para 600 mA. También es una buena práctica colocar una resistencia (digamos 10kohm) entre la base y el emisor del PNP (la base no flota cuando el NPN está apagado)

¡Muy buenos comentarios chicos! Esto es exactamente lo que he estado buscando. Al circuito con el que estaba trabajando le faltaba la resistencia pull-up R1/R2, y las resistencias deben cambiarse bastante. Gracias por la ayuda, lo intentaré este fin de semana.
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