Necesito ayuda para calcular la resistencia de la base del transistor

Diseñemos para el peor de los casos, esa es una buena práctica.

$Ic = 133\text{mA}$

$h_{FE} = 30$# según la hoja de datos mínimo 30, generalmente mucho mejor; @Ic=100mA

Puedes calcular Ib ahora:

$I_b = \dfrac{I_c}{h_{FE}} = \dfrac{133\text{mA}}{30} = 4.43\text{mA}$

$V_{BE,SAT} = 0.95$# hoja de datos, la coincidencia más cercana es 50mA. Valor máximo, el valor práctico es probablemente mucho más bajo (0,65 V)

Ahora calculemos la resistencia serie base. Esto es igual al voltaje a través de la resistencia, dividido por la corriente a través de ella. La corriente a través de la resistencia es la misma que la corriente base. El voltaje a través de él es el voltaje del riel (5 V) disminuido por el voltaje de base a emisor del transistor V (CE, sat).

$R_B = \dfrac{U_{R_b}}{I_b} = \dfrac{V_{CC} - V_{BE}}{I_B} = \dfrac{5 - 0.95}{4.43/1000} = 913\Omega$

Con toda la ingeniería del peor de los casos hasta aquí, por una vez vamos a redondearlo al valor de resistencia E12 más cercano de 1kΩ (u 820Ω para la ingeniería del peor de los casos, funcionará con cualquiera).

Tiene razón en que la bobina del relé parece necesitar 133 mA nominales. Sin embargo, ese no es el peor de los casos, y eso supone que se aplican 12 V a través de la bobina. Sin embargo, ese es un buen lugar para comenzar, luego agregaremos un factor de 2 de margen más tarde de todos modos.

Digamos que la ganancia mínima garantizada del transistor que utilizará es 50. Eso significa que la corriente base debe ser de al menos 133 mA / 50 = 2,7 mA. Si su salida digital es de 5 V, habrá alrededor de 4,3 V en la resistencia base después de tener en cuenta la caída BE del transistor. 4,3 V / 2,7 mA = 1,6 kΩ. Para dejar algo de margen, use aproximadamente la mitad. El valor común de 820 Ω debería ser bueno.

Ahora vuelva a comprobar lo que debe proporcionar la salida digital. 4,3 V / 820 Ω = 5,2 mA. Muchas salidas digitales pueden generar eso, pero debe verificar que la suya pueda hacerlo. Si no puede, necesita una topología diferente.

Dado que está utilizando el transistor en una configuración de conmutación saturada, está bien si bombea más corriente de base a la parte de la que realmente se requiere para la cantidad de corriente de colector que pretende hundir a través del dispositivo desde la bobina del relé.

Ese es un límite práctico para la corriente base máxima que puede inyectar en el caso del 2N3904 / 2N4401. Ese límite no siempre se indica explícitamente en las hojas de datos de las piezas, pero puedo decirle por experiencia que está en el rango de 5->6 mA.

Para un diseño de conmutación, es posible que desee planificar la Hfe mínima garantizada más un margen. Así que digamos que eliges 25 como el peor caso de vida laboral. Con una corriente de colector necesaria de 133 mA y una Hfe de 25, se obtendrá una corriente base de trabajo de 5,32 mA. Esto parece estar en el área OK para estos tipos de transistores.

Parece que tiene la intención de controlar la base desde una señal de 5V. Con un Vbe nominal de 0,7 V que te deja con una caída de 4,3 V en la resistencia base. La resistencia para limitar la corriente a 5,32 mA a 4,3 V es de aproximadamente 800 ohmios. Utilice una resistencia base de valor estándar de 820 ohmios.

nota final Si está manejando esto directamente desde un pin de salida de MCU, es posible que la MCU no pueda generar 5.32mA a un nivel de salida de 5V. Como tal, la salida de MCU se reducirá un poco desde 5V. Esto reducirá un poco la corriente base, pero dado que calculamos usando el peor de los casos Hfe, la unidad de relé seguirá funcionando para la mayoría de los transistores que sacará de la bolsa.

Ciertamente, puede poner más corriente en la base de un transistor que la implícita en los requisitos de corriente del colector y$h_{fe}$. De hecho, por lo general es necesario; esto garantiza que, en todas las condiciones normales de funcionamiento, el circuito seguirá funcionando como se espera.

Sin embargo, existen límites: la hoja de datos para el transistor puede indicarle que la corriente base máxima absoluta es (digamos) 50 mA; realmente no desea llegar tan alto si los requisitos de corriente del colector y$h_{fe}$implicar 50$\mu A$. Entonces elige 500$\mu A$. Esto probablemente cubrirá todas las eventualidades.

Sin embargo, debe averiguar si el circuito que impulsa la base puede suministrar continuamente la corriente que decida. Nuevamente, la hoja de datos le informará y no desea navegar demasiado cerca de este número, de lo contrario, podría estar reduciendo la confiabilidad de los chips.

También hay otra consideración. Muchos dispositivos CMOS indicarán que la corriente de salida máxima es (digamos) 20 mA PERO también indicarán una corriente de potencia máxima de (digamos) 100 mA. Esto está bien si el chip maneja 3 salidas, pero ¿y si el chip es un búfer octal? Verifique de manera realista la salida de corriente por pin Y verifique dos veces la corriente de la fuente de alimentación; puede haber un límite en esto que evita que todos los pines o/p expulsen 20 mA.

Ib = Ic / hfe (Fina)

Ib = 0,03 A / 75 Ib = 0,0004 A => 0,4 ​​mA

¡Mmm! Ic = 0,13 A, no 0,03, y consideraría que hfe es aproximadamente 50, en lugar de 75 (generalmente, los transistores de señal pequeña tienen al menos esta ganancia). Esto da Ib = 0,0026 o 2,6 mA.

Para una entrada de 5 V, la caída de voltaje en la resistencia de entrada será de 5 - 0,6 V = 4,4 V (recuerde que la caída del emisor base necesita aproximadamente 0,6 V antes de que se encienda el transistor). Esto da;

                Rb = 4.4/0.0026 = 1k7

Ahora, este es realmente un valor máximo para la resistencia base, así que elija una resistencia de valor estándar por debajo de esto, digamos 1k5 o incluso 1k0.

Me gustaría compartir este enlace, tiene buena información sobre el uso de microcontroladores para interactuar con la electrónica del mundo real. Mire la Parte 7 de la tabla de contenido de interfaz de microcontrolador