Resistencias dentro de un transistor Darlington

He estado considerando reemplazar un 2N3904 y TIP31C con un TIP102 en uno de mis circuitos (atenuador LED PWM), y he notado en las resistencias esquemáticas TIP102 que van desde cada una de las bases a los emisores. Mi circuito actual no tiene estos, y me preguntaba para qué sirven y si mi circuito debería tenerlos independientemente.

TIP102 esquemático

transistors darlington

— Ignacio Vazquez-Abrams
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posible duplicado de ¿Qué configuración es mejor para derribar la base de un transistor NPN? Si bien la pregunta es preguntar qué versión de un menú desplegable es mejor, las respuestas están muy detalladas en lo que hacen los menús desplegables y por qué debería o no tenerlos.

— Passerby

No estoy de acuerdo con los votos cerrados para esta pregunta. Si bien se han discutido las resistencias a través de un BE de BJT ( electronics.stackexchange.com/questions/56010/… , electronics.stackexchange.com/questions/30017/… ), la resistencia interna a través de un BE inferior de darlington es especial, porque no es accesible desde el exterior, por lo que ya está en el dado o nunca se puede agregar.

— zebonaut

@zebonaut que no hace una diferencia práctica, cuando la pregunta final es si el par de Darlington discreto y no empaquetado de OP debe tener la resistencia.

— Passerby

Aunque su pregunta parece ser principalmente sobre estas resistencias en pares de Darlington, para la aplicación que menciona puede considerar usar un MOSFET, que probablemente será más barato y más eficiente.

— Phil Frost

@PhilFrost: Otra buena consideración para la revisión B. Tal como está, terminé de ensamblar el circuito y funciona perfectamente.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Respuestas:

Esas resistencias son para acelerar el apagado. La unión base-emisor tiene cierta capacitancia, que aparentemente se hace más grande en una configuración de amplificador inversor por el efecto Miller . Para apagar el transistor, esta capacitancia debe descargarse.

Cuando se retira la unidad base, no hay camino para descargar esta capacitancia del transistor derecho, porque el emisor base con polarización inversa del transistor izquierdo lo impide. Estas resistencias proporcionan un camino para esta corriente de descarga.

Si está haciendo un par de Darlington discreto, incluir al menos R2 no es una mala idea. Si no requiere que el cambio sea demasiado rápido, entonces puede encontrar que el transistor se apaga lo suficientemente rápido sin él, pero incluiría R2 a menos que estuviera tratando de ahorrar cada centavo del costo.

No existen reglas estrictas para calcular cuáles deberían ser estas resistencias, pero el ejemplo que proporcionó proporciona algunos valores típicos. Si los hace más pequeños, el apagado será más rápido. Si los hace demasiado pequeños, toda la corriente de entrada pasará por los resistores, sin dejar ninguno para controlar los transistores.

El voltaje a través de R2 está limitado a 0.65V por la unión de base-emisor polarizada hacia adelante, por lo que la corriente será:

I_{R 2} = \frac{0.65 V}{R_{2}}

$I_{R2} = \frac{0.65V}{R_2}$

y puede tener alguna idea (solo una idea; para un modelo preciso que simularía, construiría y mediría) de cuán rápido se ve afectado el apagado calculando la constante de tiempo formada por R2 y la capacitancia de entrada del transistor derecho:

τ = R_{2} \cdot C_{e b}

$\tau = R_2 \cdot C_{eb}$

Los cálculos para R1 son en gran medida los mismos. Sin embargo, debería ser más grande, por dos razones. En primer lugar, el transistor izquierdo no necesita tanta ayuda para apagarse, porque su capacitancia base se puede descargar por lo que sea que esté impulsando el transistor; no hay diodo en el camino como con el transistor derecho.

$\beta$ $\beta\cdot\beta$

— Phil Frost
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Fuimos a cavar un poco, encontramos esto para calcular R2. Sin embargo, todavía no hay nada para R1.

— Ignacio Vazquez-Abrams

@ IgnacioVazquez-Abrams ver ediciones.

— Phil Frost

Puse una resistencia de 100 ohmios para R2, y me alegro de haberlo hecho, ya que solo tocar la base de Q1 es suficiente para que Q2 conduzca (no es que alguna vez se toque en el recinto en el que se encuentra).

— Ignacio Vazquez-Abrams

Hay varias razones para las resistencias. Los dos ya mencionados son acelerar el apagado y garantizar que el dispositivo permanezca apagado cuando no se conduce.

Otra razón es superar las fugas internas. En general, la fuga de un solo transistor es lo suficientemente baja como para ignorarla. Sin embargo, la fuga del primer transistor se multiplica por la ganancia del segundo, lo que podría hacerlo significativo en algunas aplicaciones, especialmente a altas temperaturas donde la fuga es mayor. La resistencia alrededor del segundo transistor hace que el primer transistor produzca una corriente mínima antes de que se encienda el segundo. Esto se puede ajustar para superar la peor fuga del primer transistor.

Tenga en cuenta también que para corrientes de salida bajas, el segundo transistor podría encenderse solo desde la corriente hasta la primera resistencia. En este caso, el voltaje BE y el voltaje CE del dispositivo general serán más bajos que para un darlington puro.

— Olin Lathrop
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Hay dos propósitos para esas resistencias. Como Phil ha mencionado, uno es ayudar en el apagado rápido del transistor.

El otro es dos para asegurar el estado del pin en caso de que el pin de la base no esté siendo accionado. Elimina un estado flotante. Como si un pin del microcontrolador estuviera en modo de alta impedancia.

¿Qué configuración es mejor para extraer la base de un transistor NPN? tiene una discusión muy larga sobre el uso de resistencias desplegables en una base de transistor.

— Transeúnte
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