Darlington Transistör Hesaplamaları

Darlington transistörü, birleşik gibi çalışmak üzere tasarlanmış bir çift bipolar transistör bağlantı transistörü (BJT) kullanan iyi bilinen ve popüler bir bağlantıdır. 'mükemmel' transistör. Aşağıdaki şema bağlantının ayrıntılarını göstermektedir.

Tanım

Bir Darlington transistörü, iki BJT arasında, tipik olarak binin ötesinde değişebilen önemli miktarda akım kazancı elde eden tek bir bileşik BJT oluşturmalarına izin veren bir bağlantı olarak tanımlanabilir.

Bu konfigürasyonun ana avantajı, kompozit transistörün geliştirilmiş bir cihaza sahip tek bir cihaz gibi davranmasıdır. şu anki kazanç her bir transistörün mevcut kazançlarının ürününe eşdeğer.

Darlington bağlantısı, mevcut kazançları olan iki ayrı BJT'den oluşuyorsa β₁ve β_ikibirleşik akım kazancı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

b_D= β₁b_iki-------- (12.7)

Bir Darlington bağlantısında eşleştirilmiş transistörler kullanıldığında, öyle ki β₁= β_iki= β, mevcut kazanç için yukarıdaki formül şu şekilde basitleştirilir:

b_D= β^iki-------- (12.8)

Paketlenmiş Darlington Transistör

Muazzam popülaritesi nedeniyle, Darlington transistörleri aynı zamanda iki BJT'nin dahili olarak tek bir ünite olarak bağlanmış olduğu tek bir pakette üretilir ve hazır olarak mevcuttur.

Aşağıdaki tablo, tek bir pakette örnek bir Darlington çiftinin veri sayfasını sağlar.

Belirtilen mevcut kazanç, iki BJT'den elde edilen net kazançtır. Ünite harici olarak taban, verici, kolektör olmak üzere 3 standart terminal ile birlikte gelir.

Bu tür paketlenmiş Darlington transistörleri, normal bir transistöre benzer harici özelliklere sahiptir, ancak normal tek transistörlere kıyasla çok yüksek ve gelişmiş akım kazanımı çıkışına sahiptir.

Bir Darlington Transistör Devresi Nasıl DC Önyargılı Yapılır

Aşağıdaki şekil, çok yüksek akım kazancı olan transistörleri kullanan ortak bir Darlington devresini göstermektedir β_D.

Burada temel akım aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

ben_B= V_DC- V_BE/ R_B+ β_DR_DIR-DİR-------------- (12.9)

Bu, şuna benzer görünse de Normalde herhangi bir normal BJT için uygulanan denklem değer β_Dyukarıdaki denklemde önemli ölçüde daha yüksek olacak ve V_BEnispeten daha büyük olacaktır. Bu, önceki paragrafta sunulan örnek veri sayfasında da kanıtlanmıştır.

Bu nedenle, yayıcı akımı şu şekilde hesaplanabilir:

ben_DIR-DİR= (β_D+ 1) I_B≈ β_Dben_B-------------- (12.10)

DC voltajı:

V_DIR-DİR= I_DIR-DİRR_DIR-DİR-------------- (12.11)

V_B= V_DIR-DİR+ V_BE-------------- (12.12)

Çözülmüş Örnek 1

Aşağıdaki şekilde verilen verilerden, Darlington devresinin ön gerilim akımlarını ve voltajlarını hesaplayın.

Çözüm : Denklem 12.9 uygulandığında temel akım şu şekilde belirlenir:

ben_B= 18 V - 1,6 V / 3,3 MΩ + 8000 (390Ω) ≈ 2,56 μA

Denklem 12.10 uygulandığında, yayıcı akımı şu şekilde değerlendirilebilir:

ben_DIR-DİR≈ 8000 (2,56 μA) ≈ 20,28 mA ≈ I_C

Verici DC voltajı aşağıdaki gibi 12.11 denklemi kullanılarak hesaplanabilir:

V_DIR-DİR= 20,48 mA (390Ω) ≈ 8 V,

Son olarak, kollektör voltajı Denklem uygulanarak değerlendirilebilir. 12.12 aşağıda verildiği gibi:

V_B= 8 V + 1,6 V = 9,6 V

Bu örnekte, Darlington kollektöründeki besleme voltajı şöyle olacaktır:
V_C= 18 V

AC Eşdeğeri Darlington Devresi

Aşağıda gösterilen şekilde, bir BJT yayıcı takipçisi Darlington modunda bağlı devre. Çiftin baz terminali, C1 kondansatörü aracılığıyla bir ac giriş sinyaline bağlanır.

C2 kapasitöründen elde edilen çıkış ac sinyali, cihazın verici terminali ile ilişkilidir.

Yukarıdaki konfigürasyonun simülasyon sonucu aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Burada Darlington transistörünün, giriş direncine sahip bir ac eşdeğer devre ile değiştirildiği görülebilir. r _ben ve şu şekilde temsil edilen akımın bir çıkış kaynağı b _D ben _b

AC Giriş Empedansı aşağıda açıklandığı gibi hesaplanabilir:

Ac taban akımı geçiyor r _ben dır-dir:

ben_b= V_ben- V_veya/ r_ben---------- (12.13)

Dan beri
V_veya= (I_b+ β_Dben_b) R_DIR-DİR---------- (12.14)

Denklem 12.13'ü uygularsak. 12.14:

ben_br_ben= V_ben- V_veya= V_ben- BEN_b(1 + β_D) R_DIR-DİR

Yukarıdakileri çözme V _ben:

V_ben= I_b[r_ben+ (1 + β_D) R_DIR-DİR]

V_ben/ BEN_b= r_ben+ β_DR_DIR-DİR

Şimdi, transistör tabanını inceleyerek, ac giriş empedansı şu şekilde değerlendirilebilir:

İLE_ben= R_B॥ r_ben+ β_DR_DIR-DİR---------- (12.15)

Çözülmüş Örnek 2

Şimdi yukarıdaki AC eşdeğer emitör takipçi tasarımı için pratik bir örnek çözelim:

Verilen devrenin giriş empedansını belirleyin r _ben = 5 kΩ

Denklem 12.15'i uygulayarak aşağıdaki denklemi çözeriz:

İLE_ben= 3,3 MΩ॥ [5 kΩ + (8000) 390 Ω)] = 1,6 MΩ

Pratik Tasarım

İşte bir bağlayarak pratik bir Darlington tasarımı 2N3055 güç transistörü küçük bir sinyal BC547 transistörü ile.

Akımı birkaç millampsa düşürmek için sinyal giriş tarafında 100K'lık bir direnç kullanılır.

Normalde tabanda bu kadar düşük akım varken, 2N3055 tek başına 12V 2 amperlik bir ampul gibi yüksek akım yükünü asla aydınlatamaz. Bunun nedeni, 2N3055'in akım kazancının, düşük baz akımını yüksek kollektör akımına işlemek için çok düşük olmasıdır.

Bununla birlikte, burada bir BC547 olan başka bir BJT, bir Darlington çiftinde 2N3055'e bağlanır bağlanmaz, birleşik akım kazancı çok yüksek bir değere sıçrar ve lambanın tam parlaklıkta parlamasına izin verir.

2N3055'in ortalama akım kazancı (hFE) 40 civarında iken, BC547 için 400'dür. İkisi bir Darlington çifti olarak birleştirildiğinde, kazanç büyük ölçüde 40 x 400 = 16000'e yükselir, harika değil mi? Bu, bir Darlington transistör konfigürasyonundan alabildiğimiz türden bir güç ve sıradan görünümlü bir transistör, sadece basit bir modifikasyonla oldukça yüksek derecelendirilmiş bir cihaza dönüştürülebilir.