- زوج دارلينجتون الترانزستور وتكوينه:
- حساب مكاسب زوج دارلينجتون الترانزستور الحالي:
- مثال دارلينجتون ترانزستور:
- تطبيق دارلينجتون الترانزستور:
- ما هو متطابق دارلينجتون الترانزستور؟
- دارلينجتون الترانزستور IC:
- تبديل المحرك باستخدام ULN2003 IC:
تم اختراع ترانزستور دارلينجتون في عام 1953 على يد مهندس ومخترع كهربائي أمريكي سيدني دارلينجتون.
يستخدم ترانزستور دارلينجتون اثنين من الترانزستورات القياسية BJT (ترانزستور تقاطع ثنائي القطب) متصلان معًا. تم توصيل ترانزستور دارلينجتون بتكوين حيث يوفر أحد باعث الترانزستور تيارًا متحيزًا لقاعدة الترانزستور الأخرى.
زوج دارلينجتون الترانزستور وتكوينه:
إذا رأينا رمز دارلينجتون ترانزستور ، يمكننا أن نرى بوضوح كيف يتصل ترانزستوران. في الصور أدناه ، يتم عرض نوعين من ترانزستور دارلينجتون. على الجانب الأيسر يوجد NPN Darlington وعلى الجانب الآخر يوجد PNP Darlington. يمكننا أن نرى NPN Darlington يتكون من ترانزستورات NPN ، ويتكون PNP Darlington من ترانزستورات PNP. يتم توصيل باعث الترانزستور الأول مباشرة عبر قاعدة الترانزستور الآخر ، كما يتم توصيل جامع الترانزستورات معًا. يستخدم هذا التكوين لكل من ترانزستورات دارلينجتون و NPN. في هذا التكوين ، ينتج الزوج أو ترانزستور دارلينجتون ربحًا أعلى بكثير وقدرات تضخيم كبيرة.
يمكن أن يعمل ترانزستور BJT العادي (NPN أو PNP) بين حالتين ، ON و OFF. نحن بحاجة إلى توفير التيار إلى القاعدة التي تتحكم في تيار المجمع. عندما نوفر تيارًا كافيًا للقاعدة ، يدخل BJT في وضع التشبع ويتدفق التيار من المجمع إلى الباعث. تيار المجمع هذا يتناسب طرديا مع تيار القاعدة. تسمى نسبة تيار القاعدة وتيار المجمع بكسب الترانزستور الحالي والذي يُشار إليه على أنه بيتا (β). في ترانزستور BJT النموذجي ، يكون الكسب الحالي محدودًا اعتمادًا على مواصفات الترانزستور. ولكن في بعض الحالات ، يحتاج التطبيق إلى مزيد من الكسب الحالي الذي لا يمكن أن يوفره ترانزستور BJT واحد. اليعتبر زوج دارلينجتون مثاليًا للتطبيق الذي يتطلب مكاسب تيار عالية.
عبر التكوين:
ومع ذلك ، فإن التكوين الموضح في الصورة أعلاه ، يستخدم إما اثنين من PNP أو اثنين من NPN ، وهناك تكوين Darlington آخر أو التكوين المتقاطع متاح أيضًا ، حيث يتم استخدام PNP مع NPN ، أو يتم استخدام NPN مع PNP. يُطلق على هذا النوع من التكوين المتقاطع تكوين زوج Sziklai Darlington أو تكوين Push-Pull.
في الصورة أعلاه ، يتم عرض أزواج Sziklai Darlington. ينتج عن هذا التكوين حرارة أقل وله مزايا تتعلق بوقت الاستجابة. سنناقش ذلك لاحقًا. يتم استخدامه لمكبر الصوت من الفئة AB أو عند الحاجة إلى طبولوجيا الدفع والسحب.
فيما يلي بعض المشاريع التي استخدمنا فيها Darlington Transistors:
- توليد النغمات عن طريق النقر بالأصابع باستخدام Arduino
- حلبة كشف الكذب البسيطة باستخدام الترانزستورات
- دائرة الارسال طويلة المدى IR
- روبوت تابع الخط باستخدام Arduino
حساب مكاسب زوج دارلينجتون الترانزستور الحالي:
في الصورة أدناه يمكننا أن نرى اثنين من PNP أو اثنين من الترانزستورات NPN متصلة ببعضها البعض.
و كسب الحالية العام للزوج دارلينجتون ولما كانت
الكسب الحالي (hFE) = كسب الترانزستور الأول (hFE 1) * كسب الترانزستور الثاني (hFE 2)
في الصورة أعلاه ، أنشأ ترانزستوران NPN تكوين NPN دارلينجتون. يتم توصيل ترانزستورات NPN T1 و T2 معًا بترتيب حيث يتم توصيل مجمعي T1 و T2. أول ترانزستور T1 يوفر تيار القاعدة المطلوب (IB2) لقاعدة الترانزستور الثاني T2. لذلك ، فإن تيار القاعدة IB1 ، الذي يتحكم في T1 ، يتحكم في التدفق الحالي عند قاعدة T2.
لذلك ، يتم تحقيق إجمالي الربح الحالي (β) ، عندما يكون تيار المجمع
β * IB مثل hFE = fFE 1 * hFE 2
نظرًا لتوصيل اثنين من جامعي الترانزستورات معًا ، فإن تيار المجمع الكلي (IC) = IC1 + IC2
الآن كما نوقش أعلاه ، نحصل على المجمع الحالي β * IB 1
في هذه الحالة ، يكون المكسب الحالي هو الوحدة أو أكبر من واحد.
دعونا نرى كيف أن المكسب الحالي هو مضاعفة مكاسب الترانزستور الحالية.
يتم التحكم في IB2 بواسطة تيار الباعث T1 ، وهو IE1. IE1 متصل مباشرة عبر T2. لذلك ، IB2 و IE1 متماثلان.
IB2 = IE1.
يمكننا تغيير هذه العلاقة أكثر مع
IC 1 + IB 1
تغيير IC1 كما فعلنا سابقًا ، حصلنا عليه
β 1 IB 1 + IB 1 IB 1 (β 1 + 1)
الآن كما في السابق ، لقد رأينا ذلك
IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 2 As أو IB2 أو IE2 = IB1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 β 1 + β 2 IB 1 IC = { β 1 + (β 1 + β 2) + β 2 }
لذلك ، فإن إجمالي IC الحالي للمجمع هو مكسب تجميعي لكسب الترانزستورات الفردية.
مثال دارلينجتون ترانزستور:
A 60W الحمل مع 15V احتياجات مساهمة الجهد إلى أن تنتقل باستخدام اثنين من الترانزستورات NPN، وخلق الزوج دارلينجتون. وكسب الترانزستور الاول سيكون 30 و سوف كسب الترانزستور الثاني هو 95. سنحسب تيار القاعدة لتبديل الحمل.
كما نعلم ، عندما يتم تشغيل الحمل ، سيكون تيار المجمع هو تيار الحمل. وفقا لقانون السلطة، و تيار جامع (IC) أو تحميل الحالي (IL) ستكون
I L = I C = الطاقة / الجهد = 60/15 = 4 أمبير
نظرًا لأن كسب التيار الأساسي للترانزستور الأول سيكون 30 وسيكون الترانزستور الثاني 95 (β1 = 30 و β2 = 95) يمكننا حساب تيار القاعدة بالمعادلة التالية -
لذا، إذا طبقنا 1.3mA الحالية عبر قاعدة الترانزستور الأولى، فإن تحميل التبديل " ON "، وإذا طبقنا 0 مللي أمبير تيار أو ترتكز على قاعدة الحمل وسيتم تشغيل " OFF ".
تطبيق دارلينجتون الترانزستور:
تطبيق دارلينجتون الترانزستور هو نفسه BJT الترانزستور العادي.
في الصورة أعلاه ، يتم استخدام ترانزستور NPN Darlington لتبديل الحمل. يمكن أن يكون الحمل أي شيء من الحمل الاستقرائي أو المقاوم. يوفر المقاوم الأساسي R1 التيار الأساسي لترانزستور NPN دارلينجتون. المقاوم R2 هو الحد من التيار للحمل. إنه قابل للتطبيق على الأحمال المحددة التي تحتاج إلى الحد الحالي في التشغيل المستقر. كما يشير المثال إلى أن التيار الأساسي يتطلب منخفضًا جدًا ، يمكن تبديله من وحدة التحكم الدقيقة أو وحدات المنطق الرقمي بسهولة. ولكن عندما يكون زوج دارلينجتون في منطقة مشبعة أو بحالة كاملة ، فهناك انخفاض في الجهد عبر القاعدة والباعث. إنه عيب رئيسي لزوج دارلينجتون. يتراوح انخفاض الجهد من.3 فولت إلى 1.2 فولت. بسبب هذا الانخفاض في الجهد ، يصبح ترانزستور دارلينجتون أكثر سخونة عندما يكون في وضع التشغيل الكامل وتزويد التيار بالحمل. أيضًا ، نظرًا للتكوين الذي يتم تشغيل المقاوم الثاني بواسطة المقاوم الأول ، ينتج Darlington Transistor وقت استجابة أبطأ. في مثل هذه الحالة ، يوفر تكوين Sziklai ميزة على وقت الاستجابة والأداء الحراري.
ترانزستور دارلينجتون الشهير NPN هو BC517.
وفقًا لورقة بيانات BC517 ، يوفر الرسم البياني أعلاه مكاسب تيار مستمر لـ BC517. توفر ثلاثة منحنيات من الأدنى إلى الأعلى على التوالي معلومات حول درجة الحرارة المحيطة. إذا رأينا منحنى درجة الحرارة المحيطة 25 درجة ، فإن الكسب الحالي للتيار المستمر يكون بحد أقصى عندما يكون تيار المجمع حوالي 150 مللي أمبير.
ما هو متطابق دارلينجتون الترانزستور؟
يحتوي ترانزستور دارلينجتون المتطابق على زوجين متطابقين لهما نفس المواصفات تمامًا مع نفس الكسب الحالي لكل منهما. هذا يعني أن المكسب الحالي للترانزستور الأول β1 هو نفس الكسب الحالي للترانزستورات الثانية β2.
باستخدام صيغة المجمع الحالية ، فإن المكسب الحالي للترانزستور المتطابق سيكون-
IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 2} * IB} IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 1} * IB} β 2 = IB / IC
سيكون المكسب الحالي أعلى من ذلك بكثير. أمثلة زوج NPN Darlington هي TIP120 و TIP121 و TIP122 و BC517 و PNP Darlington أمثلة زوج BC516 و BC878 و TIP125.
دارلينجتون الترانزستور IC:
يسمح زوج دارلينجتون للمستخدمين بقيادة المزيد من تطبيقات الطاقة ببضعة مللي أمبير من المصدر الحالي من وحدة التحكم الدقيقة أو مصادر التيار المنخفض.
ULN2003 عبارة عن شريحة تستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات التي توفر مصفوفات دارلينجتون عالية الحالية مع سبعة مخرجات مجمعة مفتوحة. تتكون عائلة ULN من ULN2002A و ULN2003A و ULN2004A وثلاثة أنواع مختلفة في خيارات الحزمة المتعددة. يستخدم ULN2003 على نطاق واسع في سلسلة ULN. يتضمن هذا الجهاز ثنائيات قمع داخل الدائرة المتكاملة ، وهي ميزة إضافية لقيادة الحمل الاستقرائي باستخدام هذا.
هذا هو الهيكل الداخلي لـ ULN2003 IC. إنها حزمة تراجع 16pin. كما يمكننا أن نرى أن دبوس الإدخال والإخراج معاكسان تمامًا ، نظرًا لأنه من الأسهل توصيل IC وجعل تصميم PCB أكثر بساطة.
تتوفر سبعة دبابيس جامع مفتوحة. يتوفر أيضًا دبوس إضافي واحد وهو مفيد للتطبيق ذي الصلة بالحمل الاستقرائي ، ويمكن أن يكون محركات ، وملفات لولبية ، ومرحلات ، والتي تحتاج إلى ثنائيات حرة ، يمكننا إجراء الاتصال باستخدام هذا الدبوس.
دبابيس الإدخال متوافقة للاستخدام مع TTL أو CMOS ، وعلى الجانب الآخر ، فإن دبابيس الإخراج قادرة على غرق التيارات العالية. وفقًا لورقة البيانات ، فإن أزواج دارلينجتون قادرة على غرق 500 مللي أمبير من التيار ويمكنها تحمل 600 مللي أمبير من تيار الذروة.
في الصورة العليا ، يتم عرض اتصال مجموعة Darlington الفعلي لكل سائق. يتم استخدامه في سبعة سائقين ، كل سائق يتكون من هذه الدائرة.
عندما يتم تزويد دبابيس الإدخال الخاصة بـ ULN2003 ، من السن 1 إلى الطرف 7 ، بـ High ، سيكون الناتج منخفضًا وسيغرق التيار من خلاله. وعندما نقدم دبوس الإدخال المنخفض ، سيكون الإخراج في حالة مقاومة عالية ، ولن يغرق التيار. و دبوس 9 يستخدم ل الصمام الثنائي حرة الحركة. يجب أن يتم توصيله دائمًا بـ VCC ، عند تبديل أي حمل حثي باستخدام سلسلة ULN. يمكننا أيضًا تشغيل المزيد من التطبيقات الحالية من خلال موازاة مدخلات ومخرجات الزوجين ، مثل أنه يمكننا توصيل الدبوس 1 بالدبوس 2 ومن ناحية أخرى يمكننا توصيل الدبوس 16 و 15 وتوازي اثنين من أزواج دارلينجتون لقيادة أحمال تيار أعلى.
يستخدم ULN2003 أيضًا لقيادة محركات السائر باستخدام وحدات التحكم الدقيقة.
تبديل المحرك باستخدام ULN2003 IC:
في هذا الفيديو يتم توصيل المحرك عبر إخراج دبوس جامع مفتوح، من ناحية أخرى المدخلات، ونحن نقدم حوالي 500nA (.5mA) الحالية والسيطرة على 380mA الحالية عبر المحرك. هذه هي الطريقة التي يمكن بها لكمية صغيرة من تيار القاعدة التحكم في تيار المجمع العالي في دارلينجتون ترانزستور.
أيضا، كما موتور يستخدم، و دبوس 9 متصل عبر VCC لتوفير حماية الطليق.
المقاوم هو توفير منخفضة سحب ما يصل ، مما يجعل إدخال LOW عندما لا تدفق التيار قادم من المصدر، مما يجعل الناتج مقاومة عالية وقف المحرك. سيحدث العكس عندما يتم تطبيق تيار إضافي عبر دبوس الإدخال.