Conmutación de nivel lógico 12v

Implementé el siguiente esquema tratando de seguir la respuesta de Jon Watte a esta pregunta .

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Hay dos cosas que no entiendo:

  1. ¿Por qué la sonda Q14 muestra 4,34 voltios? ¿Por qué no está más cerca de los 12v de la fuente de alimentación?

  2. Probablemente esté estrechamente relacionado con la primera pregunta: ¿cuál es el propósito de R15 en este esquema?

PD: Soy un novato en la electrónica y muy consciente de ello. Tenga en cuenta que estoy más que dispuesto a leer más teoría si me indica la dirección correcta. En este momento estoy un poco perdido porque no sé exactamente qué es lo que me estoy perdiendo.

Editar: imagen agregada que muestra el mismo esquema con el pin de nivel lógico R6 (2) a 0V.

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Resultado final, use un N-MOSFET entre su carga y GND. Ahorrará alrededor de 6 componentes, además de que tendrá un circuito mucho más frío, que consumirá menos energía y no estará quemando transistores.
Gracias por la pista. Es una buena sugerencia, pero la razón por la que uso este enfoque específico es que planeo usar este interruptor para crear un puente H para controlar un motor paso a paso de 4 cables. En este punto, es más un ejercicio de aprendizaje para mí entender este método de cambio.
Ok, esa es una razón tan buena como cualquier otra. Aprender nunca es un mal objetivo. En ese caso, ¿podría sugerir obtener una placa de rendimiento barata y soldar lo que tiene en su esquema (agregando las dos resistencias base, como se sugiere en otras respuestas) para que pueda probar la función real del circuito, voltajes presentes , etc. con un multímetro? Los simuladores pueden ayudar a evitar desperdiciar grandes cantidades de dinero cuando tiene un cable mal colocado en un circuito que costaría mucho dinero construir, pero el aprendizaje generalmente se hace 'prácticamente', en mi humilde opinión. ;)
¡Sí, los componentes están en camino hacia mí! :D De hecho, estoy haciendo esto en un simulador porque no tengo transistores PNP en este momento. Parte de lo que estaba tratando de hacer aquí también era asegurarme de que los componentes fueran correctos; en particular, no estoy seguro de que las clasificaciones del transistor sean adecuadas para mi circuito.
Además, con el objetivo de conducir un motor paso a paso, aún podría usar el enfoque N-MOSFET de transistor único en la conexión de motor a tierra de cada 'fase' (o usar un P-MOSFET en lugar de Q15 en su circuito original, mientras usa un N-MOSFET para Q14 [o agregue una resistencia de base al 2N2222 Q14]). En general, los MOSFET son más eficientes para el control de motores y otros circuitos de conmutación no lineales, porque tienen una "resistencia de encendido" más baja, por lo que se puede entregar más energía a su carga, con menos calor y menor disipación de energía en su circuito de control. (a menudo permitiendo el uso de piezas de menor costo).

Respuestas (4)

  1. El voltaje de paso de un transistor BJT nunca se elevará por encima del voltaje base; por lo tanto, los 4.34 V y también por qué lo coloca entre una resistencia y GND, en lugar de conducir 1 transistor directamente a través del otro.

  2. La resistencia le permite 'invertir' y amplificar el cambio de voltaje de la señal entrante. Cuando Q14 está 'abierto', R15 permite que la base de Q15 se acerque al voltaje de fuente de 12V.
    Cuando Q14 se 'cierra', 'cortocircuita' la carga entre R14 y él mismo a GND, por lo que la base de Q15 've' un voltaje mínimo. Si R15 estuviera ausente, entonces Q14 tendría poco o ningún efecto en la salida de Q15, pero de esta manera, encender NPN Q14 reduce el voltaje base a PNP Q15, lo que le permite pasar energía a su carga.

Alternativamente, puede lograr el mismo resultado final/similar con un solo N-MOSFET de esta manera: (lo siento, mi aplicación esquemática cortó la 'd' de "Cargar")
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OK, ¿quién está troleando esta pregunta y votando negativamente las respuestas?
Más o menos relacionado con esto: electronics.stackexchange.com/questions/81935/…

Debe agregar una resistencia entre la base de Q15 y el colector de Q14. Esa resistencia determinará la corriente base de Q15.

En este momento, está poniendo una corriente excesiva a través de la base de Q15 y, en la práctica, destruiría Q14 y posiblemente también Q15. También necesita una resistencia en serie para la base de Q14, de lo contrario, los 5V que muestra destruirán rápidamente Q14.

La unión base-emisor en un BJT actúa como un diodo cuando tiene polarización directa, por lo que el voltaje es de alrededor de 0,7 V cuando la corriente base es razonable . El hecho de que esté viendo 4V en el colector de Q14 significa que la corriente está bastante lejos de ser razonable. También tiene 5V en la unión base-emisor de Q14, lo que significa que fluye una corriente enorme a través de esa unión. La parte bien podría chisporrotear y/o explotar en la realidad.

Si mueve la resistencia de 1K en Q14 a la serie con la entrada a la base, probablemente esté bien. El valor de la resistencia en la base de Q15 debe determinarse por la corriente de salida deseada. El transistor particular que eligió no tiene una ganancia muy alta, tal vez un mínimo de 20 a 500 mA, por lo que si necesita cambiar 500 mA, querrá que fluyan 50-100 mA hacia la base, por lo que tal vez 150 ohmios 2 W (se disipará alrededor de 1 W) en serie con la base Puede dejar una resistencia en la posición de su R15 para reducir la fuga de 1K a 10K está bien.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Si ejecuta la simulación anterior, encontrará la siguiente situación para la entrada a +5V

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El transistor de salida cae aproximadamente 1 V (corriente de carga ~460 mA), la corriente base (también la corriente del colector de Q14) es de 65 mA (beta forzada de 7) y la corriente base de Q14 es de 4,3 mA.

Si configuro el voltaje de entrada a 0V, solo fluirán corrientes de fuga:

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También (probablemente) vale la pena mencionar: la mayoría de los dispositivos lógicos tienen una corriente de fuente/sumidero muy limitada en sus salidas. Entonces, en la práctica, es posible que la base de Q14 solo esté pasando una corriente razonable, pero sin la resistencia en serie bien podría estar tirando del dispositivo lógico que lo está activando (o más allá) de su Clasificación máxima absoluta para la corriente de salida (es decir, el dispositivo lógico podría terminar siendo la primera 'parte en aparecer'). También existe la posibilidad de que el dispositivo lógico tenga sus propias protecciones, en cuyo caso nada muere, pero sigue siendo una mala idea, porque en su próximo circuito podría haber algo. ;)
La resistencia R1 en su diagrama tiene mucho sentido para mí, eso fue muy claro. Sin embargo, no estoy seguro de entender cómo funciona la base de Q2 en este punto: continué con su simulación y medí I(Q2.nB) == -65.38 mA. ¿Por qué es negativo? Me imagino que tiene que ver con mi falta de comprensión de cómo fluye la corriente entre la base de R3, R2 y Q2 durante la operación.
Solo como referencia, encontré este artículo que explica un poco más en detalle los caminos actuales, lo que a su vez aclaró mis dudas restantes: evilmadscientist.com/2013/base-resistor
Con referencia a su pregunta de ayer, la dirección del flujo de corriente está fuera de la base, por lo que el simulador elige que sea negativa. Si dibuja la flecha hacia el otro lado, sería positivo, por lo que es un poco arbitrario. La corriente real fluye en una sola dirección, fuera de la base, cuando el PNP está encendido.
Perdón por extender tanto mi pregunta inicial, pero ¿no debería tener una resistencia que limite directamente la corriente en el emisor de Q2? Mi sentido común me dice que debo hacerlo, para evitar que Q2 dañe.
Estaba encontrando exactamente el mismo problema, y ​​la resistencia limitadora de corriente pasada por alto (o la falta de ella) lo resolvió. Gracias @SpehroPefhany.

Si el voltaje en R6 estaba apagado (sin entrada a la base de Q14), entonces el nodo que ve en 4.34V SERÍA ~ 12V. Cuando el nodo en R6 tiene voltaje aplicado (aquí, 5V), el transistor ahora actúa más como una resistencia... y ese modelo muestra una resistencia bastante alta en realidad. SI la base está recibiendo suficiente corriente, el transistor debería estar casi en cortocircuito (saturado) y tendría un voltaje mucho más bajo a través de él.

El primer escenario que mencionas es uno que puedo entender un poco mejor y, de hecho, resultó correcto cuando apagué R6 (2) (ver nueva imagen arriba). Con respecto a la segunda parte de su respuesta, no estoy seguro de cómo puedo aumentar la corriente en la base de Q14 (o más bien, no estoy seguro de qué está mal en mi esquema y cómo puedo solucionarlo). R6 (2) es una fuente de voltaje ... ¿debería convertirlo en una fuente de corriente?
@diegoreymendez como han señalado los otros chicos, el modelo de especias realmente no puede manejar dar corriente ilimitada a la base del transistor ... quién sabe lo que está haciendo ... Como sugieren, coloque una resistencia base entre R6 (2) y vea qué sucede
OK, ¿quién está trolleando la pregunta y votando negativamente las respuestas?

Cuando Q14 está encendido (y se maneja de una manera 'razonable'), extraerá corriente a través de R15 y la base de Q15. Generalmente, la unión base-emisor limitará esa diferencia de voltaje a aproximadamente 0,7 V, aunque con corrientes extremadamente altas, podría aumentar un poco (digamos 1 V en el extremo).

Su figura muestra 5 V en la base de Q14, esto es muy alto (también debería ser ~ 0,7 V), pero SPICE lo permite (si observa la corriente, probablemente sería >> 10 A). La alta corriente de base también significa que Q14 consume una gran corriente de colector (probablemente también unos pocos A), y esto estira el BE V de Q15, en su modelo SPICE. En la vida real, ambos transistores se dañarían y fallarían.

Si pone 1k en serie con la entrada, todas las señales aparecerán mucho más normales.

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