Transistor como interruptor en un entorno de voltaje variable

Estoy usando un arduino pro mini de 3.3v para hacer un "bot de jardín" con energía solar. Todo lo que hace el bot es usar un sensor de humedad capacitivo (que puede aceptar un voltaje de suministro de entre 3 y 20 V) y encender un solenoide si es necesario. Este proyecto utiliza un circuito de gestión solar LiPo que suministra energía al arduino desde la batería (una LiPo de 3,7 V, que puede variar de manera realista entre 3,4 V y 4,2 V) o, si hay un excedente, directamente desde el panel solar ( 5-6V, según condiciones).

Una cosa que es crítica aquí es poder poner todo en un sueño tan profundo como sea posible cuando no está revisando las cosas. Al dormir, todo consume alrededor de 300uA. El sensor, cuando se energiza, come alrededor de 7 mA. Dado que se trata de una cantidad relativamente grande, me gustaría desactivar el sensor cuando no esté en uso.

Soy un novato en transistores, así que he estado siguiendo varios tutoriales sobre esto. Estoy usando un BJT para controlar la corriente de suministro al sensor, siguiendo este diseño:

circuito especifico

transistor de muestra como circuito interruptor

El problema es que Rb es una función tanto del voltaje base como del voltaje del colector, y ese valor puede fluctuar dependiendo de las condiciones de energía. No puedo usar un riel arduino regulado porque estaría a un máximo de 3.3v, y cuando el transistor quita sus .7v, me quedo con menos del mínimo de 3.3v del sensor. ¿Hay alguna forma de hacer que esto funcione sin involucrar algún tipo de transformador elevador? No es un gran problema hacer eso, pero termina siendo más componentes y más consumo de energía cuando el sensor está encendido.

Vce no siempre es 0.7V.

Respuestas (1)

Su pregunta suena CASI clara, pero no es 100% seguro cuál es el problema percibido.

Parece estar diciendo que el sensor se ejecutará directamente desde el suministro mínimo de Arduino, pero que agregar un transistor en serie puede reducir el sensor por debajo de lo permitido.

Un transistor bipolar encendido puede tener un voltaje de saturación cuando está encendido de aproximadamente 0.1V sin demasiado esfuerzo. Más impulso base (es decir, más corriente base) generalmente dará un voltaje más bajo. Una beta (ganancia de corriente si 10, es decir, Ic/Ib = 10) normalmente le dará una Vce sensiblemente tan baja como la que puede obtener en la mayoría de las aplicaciones. No dice cuál es la corriente del sensor, pero es poco probable que sea alta. Posiblemente < 1 mA, es poco probable que sea > 10 mA. Cualquier NPN de gominola de alta ganancia de corriente debería funcionar razonablemente bien. Prefiero el BC337-40 (o el equivalente SMD BC817-40) en este tipo de aplicación, pero muchos transistores estarán bien.

Es probable que se logre el Von más bajo con un MOSFET. Puede obtener Rdson más bajo o mucho más bajo o mucho más bajo que 0.1 Ohm si lo desea. Con una carga de 10 mA y Rdson = 100 miliohmios, entonces Vds = I x R = 10 mA x 0,1 ohmios = 1 milivoltio !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Eso debería ser lo suficientemente bajo :-).

Si decidió usar un transistor bipolar y decidió usar una Beta (ganancia de corriente) de 10 (será mucho mayor en la práctica) da (para Iload = 10 mA. Ibase = Ib/min Beta = 10/10 = 1 mA. Rb = V/i = (Vdrive - Vbe) / 1 mA = (3.3-0.7) / 0.001 <= 26k
Rb = 22K funcionará bien.

Ioff estará cerca de cero.

ese es esencialmente el problema. la alternativa es quedarse sin el Vin sin procesar para todo el circuito, que puede variar bastante, de ahí la pregunta original.
@kolosy Sería mejor si refinaras un poco tu pregunta. Decir cosas como "eso es esencialmente el problema" significa que PODEMOS decir "eso es" correcto y puede que no. SI dice V_LiFePO4_minimum menos una cantidad realmente pequeña, digamos 50 mV, es suficiente, entonces simplemente use un MOSFET de Rdson bajo adecuado y funcionará. Si "Raw Vin" es más alto y siempre está disponible, debe decirlo y decir qué es. Un regulador lineal bien puede hacer un buen trabajo cuando se alimenta desde Raw_Vin. Usted dice que el sensor tiene una carga de 7 mA. ¿Qué otras cargas hay? ¿Cuál es el voltaje máximo permitido o deseado del sensor en su aplicación?
Más y mejores datos permiten respuestas instantáneas sin múltiples pases.
lo siento, pero todos los detalles están ahí, incluido el aspecto de vin sin procesar, cuál es la carga en el sensor, etc. Agradezco su respuesta, pero la pregunta era: ¿puede un transistor (bjt, específicamente) como lo hace aquí. Respondiste la parte "si no, entonces qué", pero no la pregunta original.
@kolosy toda la respuesta que necesitas está en mi respuesta. Su pregunta está demasiado distribuida para estar seguro de lo que realmente quiere. SI puede tolerar, digamos, 0.05 V menos que la batería Vmin, entonces se puede hacer que funcione un MOSFET. Pero, ¿puedes tolerar esto? Quién puede decir. tu no Usa un MOSFET. Y mira mi talla Rb para un bipolar. Rb más pequeño está bien. Y tenga en cuenta que Vast_bipolar NO suele ser de 0,7 V, excepto por casualidad: puede ser de 0,05 V, por ejemplo, a través de 1V + en una situación final profunda. Usa un MOSFET. Usa un MOSFET.
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