¿Cómo elegir un interruptor?

Parece que hay alrededor de 4 sabores principales de transistores, y luego están las versiones NPN / PNP. También hay relés, SCR y TRIAC.

Cuando necesito un interruptor controlado por microcontrolador, ¿qué reglas generales deberían guiarme para elegir? ¿Hay algunas comunes que a las personas les gusta tener para usar cuando no hay especificaciones particulares de alto rendimiento?

Me gustaría aprender las reglas generales para no terminar buscando en Google 37 variantes de la misma pregunta.

Para un ejemplo concreto, la aplicación que estoy eligiendo en este momento implica la activación de un zumbador de 5 V, 160 mA (80 mA promedio al 50% del ciclo de trabajo), 3.1 kHz con una salida de una MCU de 3.3V que puede hundir 8 mA o fuente 4 mA.

transistors switches mosfet

— Doug McClean
fuente

No usaré Triacs para cambiar el bajo voltaje

— mbx

¿Tiene un enlace a la hoja de datos del piezo? (Eso 160 mA parece mucho )

— stevenvh

@stevenvh Sí, a mí también me parece mucho. Pero dice 5 V, 30 ohmios (~ = 165 mA) y corriente máxima de 80 mA. Como también dice un ciclo de trabajo del 50%, y dado que 80 es casi la mitad de lo que darían los 30 ohmios, ¿eso es lo que estoy pensando? Puede que lo esté leyendo mal, no he jugado con uno de estos antes. soberton.com/NewFiles/Product%20PDFs/GT-0950RP3.pdf

— Doug McClean

@Doug: dice resistencia de la bobina ; no es un piezo en absoluto, sino algo así como un orador. Sospeché esto, pero parecías tan positivo al mencionar el piezo.

— stevenvh

@Doug: no olvide colocar un diodo paralelo al zumbador (cátodo en Vcc) para proteger el transistor de conducción.

— stevenvh

Respuestas:

Los transistores bipolares y los FET funcionan casi igual en el lado de salida cuando los está utilizando como interruptores en aplicaciones de baja potencia como usted mencionó. Ambos vienen en dos sabores para hacer interruptores del lado alto o del lado bajo. El NPN bipolar y el canal N FET son los interruptores del lado bajo, y el PNP bipolar y el canal P FET son los interruptores del lado alto.

La diferencia entre bipolar y FET es principalmente cómo se activan y desactivan. Los bipolares se activan pasando corriente por la base. Esto permite que una corriente mucho mayor fluya a través del colector. La relación de la posible corriente del colector a la corriente base es la ganancia del transistor. Los FET se controlan por voltaje en lugar de corriente. Un MOSFET de canal N básico puede requerir 12-15 voltios en la puerta para estar completamente encendido, con 0V completamente apagado. Hay cosas llamadas FET de "nivel lógico" que pueden alternar entre encendido y apagado lo suficientemente bien como para ser conducidas directamente por salidas lógicas de 3.3V o 5V.

No estaré de acuerdo con Starblue y diré que para aplicaciones de conmutación muy simples para uso hobby, obtenga un puñado de buenos FET de nivel lógico como el IRLML2502. Costarán 10 centavos de centavo cada uno, pero son muy nebulosos siempre que todo esté limitado a 20V. Ciertamente, no comenzaría con eso para un diseño de volumen realizado por un profesional, pero si solo desea comenzar con una respuesta que satisfaga la mayoría de las necesidades, esta es una buena primera parte para acostumbrarse.

Una vez que esté listo para experimentar con bipolares, obtenga 100 de 2N4401 y 2N4403. Son muy baratos, están ampliamente disponibles y son bastante robustos para su tamaño. También estarían bien para cambiar cargas de 200 mA, pero necesita saber un poco más para usarlas bien. No puede simplemente conectarlos directamente a la salida de un microcontrolador en una aplicación de conmutación.

— Olin Lathrop
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con un BJT, sólo hay que recordar utilizar un pequeño (por ejemplo 100 ohmios) resistencia de base, que no es mucho más complicado (la verdad es simplificar en exceso) que realmente :)

— vicatcu

Sí, tienes que agregar una resistencia base, pero no es tan simple como bajar 100 ohmios. Debe considerar la corriente de carga, dividir eso por la ganancia del transistor para obtener la corriente base mínima, encontrar la caída de voltaje a través de la resistencia base considerando la caída BE, luego calcular el valor de la resistencia base. También debe asegurarse de que la salida lógica pueda conducir esa cantidad de corriente al voltaje asumido.

— Olin Lathrop

Prefiere la solución más simple y barata.

Si un transistor NPN puede hacer el trabajo, úselo. Para su timbre, podría usar un transistor NPN de pequeña potencia. Los transistores NPN de pequeña señal son para corrientes de menos de aproximadamente 100 mA, pequeña potencia de hasta aproximadamente 1A.

Si eso no es lo suficientemente poderoso, considere un MOSFET.

Los relés, SCR (tiristores) y triacs son más para conmutar voltajes más altos.

— starblue
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¿Por qué no comenzar con un pequeño MOSFET? Los BJT eran más baratos hace algún tiempo, pero los MOSFET están subiendo de precio y son más fáciles de usar como interruptores (en mi opinión).

— Kevin Vermeer