¿Se requiere calcular la corriente base y la resistencia de la hoja de datos del transistor? ¿Necesito un transistor diferente?

Soy extremadamente nuevo en los circuitos y en el uso de transistores, pero después de leer muchas otras publicaciones y artículos, todavía estoy confundido acerca de los términos y no estoy seguro de entender esto correctamente.

He estado tratando de usar raspberry pi para usar como interruptor para encender un motor. Sin embargo, me di cuenta de que no podía usar PN2222 ya que la limitación de corriente IIUC es inferior a unos pocos cientos de mA, mucho menos de 1,5 A. Así que he estado tratando de obtener un nuevo transistor, pero me he perdido mucho al leer la hoja de datos. Después de mucha investigación, creo que tengo los conceptos básicos, pero quería volver a verificar con los expertos aquí si lo que estoy haciendo no va a hacer explotar nada.

Mi guía principal ha sido esta publicación: Necesito ayuda para calcular la resistencia para la base del transistor

(Intenté simular esto, pero parece que no obtengo ningún dato útil; obtengo 0 V en todas partes o N/A)

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Hoja de datos: hoja

Preguntas

  1. Entonces, el motor que tengo es de 12V, que consume un mínimo de 1.5A. Usando I=VR, ¿significa esto que la resistencia es de 8 ohmios y que debo usar 8 ohmios en mi cálculo?
  2. Si entiendo correctamente, para calcular cuánta corriente se requiere desde la base, necesito usar h F mi . Con una corriente de colector de 1,5 A, la ganancia es de aproximadamente 30 ( según el gráfico, aunque no estoy seguro de cómo eso V C mi = 4 V en realidad afecta cualquier cosa ). Entonces, para admitir 1.5A, ¿eso significa I b necesita ser 1.5 A 30 = 50 metro A ? Si el máximo que la fuente puede generar es de 16 mA, ¿es la corriente máxima que pasa por el colector-> emisor? dieciséis metro A 30 = 480 metro A ?
  3. Entonces la resistencia base requerida sería R = V B a s mi R mi s i s t o r I B = 3.3 V V B mi 50 metro A = 3.3 V 1 V 50 metro A = 44 O h metro Pero como no puedo hacer 50 mA, ¿solo calculo esto para 16 mA?
  4. Según el cálculo anterior, parece que en realidad no puedo usar mi configuración actual para habilitar el motor correctamente. ¿Es esto correcto? En este caso, ¿es mejor obtener un nuevo transistor (¿hay alguna manera de encontrar el transistor correcto más fácilmente?) o es posible proporcionar energía externa para aumentar el amperaje proporcionado al transistor?

Lo siento si mis preguntas parecen estar por todas partes, todavía estoy muy confundido sobre si lo que estoy haciendo es correcto.

Para esto, sería mucho mejor usar un MOSFET en lugar de un BJT. Si debe usar BJT, entonces quiere un par de Darlington para obtener una mayor ganancia.
No olvide un diodo flyback a través de su motor para proteger su interruptor.
@Majenko espera, estoy confundido, ¿el MOSFET no es también un transistor? Por lo que leí, pensé que no importa con qué tipo vaya, ¿todos tienen que pasar por este cálculo?
Los MOSFET y los BJT son formas de transistor, pero funcionan de manera muy diferente. Y con solo encender y apagar un motor, estará en la región de saturación, por lo que realmente no hay que hacer ningún cálculo. Siempre que su umbral esté muy por debajo de su nivel lógico alto, y el MOSFET pueda manejar la corriente, y la resistencia de encendido sea lo suficientemente baja, no hay nada más de qué preocuparse.
Sugeriría leer el siguiente tutorial para ayudarlo a comenzar. Podría ayudar a unir un montón de cosas. learn.sparkfun.com/tutorials/transistores/…

Respuestas (1)

Pregunta bien pensada y escrita.

Tiene bastante razón en sus cálculos, los 4 V Vce son importantes, significa que necesita un suministro de 16 V o, de lo contrario, su motor solo verá 8 V y funcionará lento y bajo potencia. Esta potencia perdida calentará el transistor a 4 V x 1,5 A = 6 W, por lo que se requiere un disipador de calor. Es probable que la corriente sea un poco más baja ya que el motor recibe menos de 12 V pero no 480 mA.

Para obtener la corriente completa, incluso con el suministro de 16 V, la baja vida útil significa que necesita encontrar más ganancia y esto generalmente se hace con un búfer lógico para brindarle un impulso adicional o un transistor adicional para amplificar la salida lógica.

Como otros han sugerido, un MOSFET de unidad lógica es un fuerte competidor siempre que no intente cambiarlo a altas velocidades para controlar la velocidad del motor, esto causará calentamiento en el MOSFET si no utiliza un control de unidad de puerta más elaborado. .

Al comenzar en un esfuerzo por minimizar el riesgo de que el voltaje del motor llegue a su controlador (y para el aislamiento galvánico general por muchas razones), también recomendaría un relé. El relé generalmente se puede controlar con un solo transistor y se seleccionaría para controlar el motor con un margen seguro.

Recuerde que la corriente de arranque de su motor puede ser mucho más alta que la corriente de funcionamiento nominal y si su transistor o contacto de relé tiene una clasificación demasiado baja, es posible que tenga fallas regulares. Una calificación de 5A sería un margen feliz.

Como se mencionó, desea un diodo de retorno o de rueda libre a través de la bobina del motor (o relé) para proteger su transistor.

EDITAR:
También hay transistores Darlington disponibles y se pueden usar, pero tendrán el mismo voltaje de saturación Vce alto. Su carga de 12 V y 1,5 A a menudo se maneja en estos días con MOSFET o relé cuando se usan microcontroladores.

Aquí hay una búsqueda de imágenes que puede ayudar a encontrar ideas. Hay muchas alternativas que vale la pena considerar para encontrar la que más le convenga.

https://www.google.com/search?q=motor%20+accionamiento+transistor+arduino+esquema+12v+2a+-paso a paso&tbm=isch

No creo que se necesite aislamiento galvánico. Un mos estándar es suficiente, lo único a tener en cuenta es el voltaje de umbral, para mosfets de alta corriente puede llegar a ser bastante alto y 3V3 probablemente no sea suficiente. Una gran alternativa es un optoacoplador + mosfet, el opto debe tener un drenaje abierto para que pueda dar al mos un Vgs completo de 12 V (que debería estar bien para FETS gordos). O el relé, por supuesto, dependiendo de si OP quiere PWM o no.
Sí, opto es un buen relé alternativo compacto, pero puede ser más complicado hacerlo bien la primera vez, la unidad de 12 V de OC opto es una buena idea para sortear el débil micro de 3,3 V. Pero aún así, el relé es bueno, protege todos los semiconductores del error humano.
opto + mosfet es tan complicado como un relé, cuesta una fracción, más pequeño, más ancho BW, se ve genial, sin sonido, sin partes móviles, obtienes el aislamiento, puedes aprender qué es un opto ... Quiero decir, hay realmente no hay inconveniente en usar un opto imo.
Gracias a todos, no sabía que había otras alternativas por ahí. Revisaré MOSFETS, optoacopladores y, mientras tanto, veré qué puedo lograr con los transistores disponibles.
@VladimirCravero Me gustan los relés porque puede verlos y escucharlos cambiar durante la depuración :-) En la industria, a menudo encuentra que ambos se usan, el opto para aislamiento primario y el relé para manejo de corriente económico.