Valor de resistencia desplegable para un transistor NPN para cambiar un relé de estado sólido

Tengo una configuración básica que me permite controlar 230 V CA activando/desactivando un relé de estado sólido.

Estoy usando un pin de salida GPIO de Raspberry Pi y un transistor NPN de propósito general (BC547B) para permitir que una corriente fluya a través del relé, aquí está mi esquema:

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La resistencia R1 me permite limitar la corriente que fluye a través del SSR (El SSR acepta 4-32 V, máx. 15 mA). Suponiendo que el transistor tiene una ganancia de voltaje de 150x, debería ser de unos 10 mA. (¿Es esto correcto?)

La resistencia R2 actúa como una resistencia desplegable para que el transistor permanezca cerrado cuando el pin GPIO se apaga/desconecta. Sin embargo, no sé qué valor elegir para esta resistencia.

Después de investigar un poco, descubrí que el valor de la resistencia debe estar entre 10kOhm y 100kOhm, pero ¿tiene que ser mayor que R1? Si es así, ¿qué sucede si la resistencia es demasiado grande?

Entonces mi pregunta es: ¿Tiene algún sentido el valor de R1 y, de ser así, el valor de R2 depende de él?

Información adicional:
aquí hay un enlace a la hoja de datos del SSR (el relé de 240 V CA de encendido aleatorio, indicado por LED).

Dos notas: (a) R1 y R2 forman un divisor de voltaje, y (b) ¿Está seguro cuando dice que el pin GPIO está apagado/desconectado (son posibles tres estados dependiendo de la configuración: baja, alta y alta impedancia).
¿Qué tal un número de pieza y/o un enlace a la hoja de datos de SSR? Sospecho que probablemente ya limite la corriente de entrada siempre que proporcione una entrada de 4-32V.
Aquí hay un enlace a la hoja de datos de SSR: zettlerelectronics.com/pdfs/sonstige/SSR-Flyer.pdf (El relé de 240 VCA de encendido aleatorio, indicado por LED)
¿No deberías necesitar un menú desplegable en un BJT?

Respuestas (2)

Necesita una resistencia en serie con la base, pero un mejor diseño también colocaría una resistencia en serie con el LED del SSR para limitar la corriente sin ambigüedades y no depender de hFE del transistor.

Entonces, haría que la resistencia en serie base fuera de 1 kohm y esto forzaría alrededor de 2.5 mA en la base. Es probable que esto sature el colector hasta aproximadamente 0,1 voltios para que actúe como un interruptor.

Cualquiera que sea la caída de voltaje especificada por la hoja de datos del SSR para su LED, luego se resta de 5 V para determinar el voltaje a través de la resistencia limitadora de corriente del LED. La hoja de datos del SSR le informará la corriente nominal del LED para que pueda calcular esta resistencia utilizando la ley de ohmios.

Entonces, pondría una resistencia de 117 ohmios entre el relé y la entrada de +5v, ya que la hoja de datos del SSR establece una corriente de control de 12 mA y una impedancia de entrada de 300 ohmios a 5v, reemplace R1 con una resistencia de 1kOhm y haga que R2 = 10kOhm?
No puedo verificar esto porque la hoja de datos que vinculó en su pregunta no parece indicar esto. ¡Probablemente sí, pero está tan mal dibujado que me duelen los ojos! Pero sigo tu lógica al obtener 117 ohmios. Probablemente 110 ohmios estará bien. 1k y 10k también son geniales de usar.

Ponga un R3 entre el colector del transistor y el SSR. Para un transistor dado, la ganancia (hFE) varía según el lote de fabricación y la temperatura. Con R3, la corriente a través del SSR será independiente de la ganancia del transistor.

Entonces, el voltaje de saturación de un transistor NPN es de aproximadamente 0,2 voltios con 10 ma de corriente para el SSR, R3 = (5 - 0,2) / 0,010 = 480. El valor estándar de 420 daría (5 - 0,2) / 420 o 11,4 ma. El valor estándar de 560 daría (5 - 0,2) / 560 o 8,57 ma. Dado que 11,4 está por debajo del límite de 15 ma, elija R3 como 420.

Con pequeños transistores NPN de plástico, la ganancia es de 50 a 150. Para llevar el transistor a la saturación, necesitamos al menos 11,4 / 50 o 0,228 ma en la base.

Cuando esté saturado, el voltaje de la base al emisor será 0,7 para el silicio, R1 será (3,3 - 0,7) / 0,000228 = 11,403 ohmios. Entonces, elegir 10K ohmios conduciría (3.3 - 0.7) / 10000 = 0.26 ma a la base. Lo cual sería suficiente para 0.26 * 50 o 13 ma de corriente de colector. Con R3 limitándonos a solo 11,4 ma, el transistor debería permanecer saturado.

R2 está en el circuito para purgar la carga que se acumulará en la base del transistor de la fuga del colector a la base, cuando se desconecte el GPIO. No se debe permitir que la base flote hacia el rango de 0,7 voltios o el transistor se encenderá.

Una regla general es que R2 es 10 veces el valor de R1 o 100K. Puede consultar las especificaciones del transistor y verificar la corriente de fuga. Multiplicar la fuga por 100K debería producir un voltaje que debería ser mucho menor que 0,7 voltios.

Ahora, con la base del transistor en paralelo con R2, parte de la corriente fluirá hacia la base y parte hacia R2. En saturación, la corriente en R2 es 0,7/100K o 0,007 ma. Esto es pequeño en comparación con los 0,260 ma en la base y se puede ignorar con seguridad.

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