Milleks üldse kasutada transistori lülitina, kui saab ka niisama? Milleks kasutada autot, kui saab jala?! Selleks, et kiirust (n.ö) võimendada. Sama on transistoriga. Transistori abil saame lülitada suuri koormusi nii, et läbi lüliti jooksev vool on kümneid, sadu või tuhandeid kordi väiksem, kui lülitatava seadme tarbitav vool. Teise plussina saame lülitamiseks kasutada madalamat (või kõrgemat) pinget, kui on tarbija toitepinge.
Millist skeemi kasutada, kuidas valida õige transistor, kuidas arvutada õiged takistite väärtused? Asjast on lihtsam aru saada, kui on mõni praktiline ülesanne. Oletame, et peame juhtima mikrokontrolleri väljundiga küttekeha.
Väljundi parameetrid:
- Pinge: 5V
- Maksimaalne vool: 20mA (0,002A).
Küttekeha:
- Toitepinge : 12VDC
- Võimsus: 30W
- Vool: 2,5A
Numbritele otsa vaadates on selge, et küttekeha otse kontrolleri väljundisse ühendada ei õnnestu. Või kui päris täpne olla, ühendada õnnestub aga tööle ei hakka. Esimesel lülimisel rikume oma kontrolleri väljundi (tehase suits tuleb välja).
On selge, et peame nüüd mingi lahenduse appi võtma. Üks võimalik lahendus ongi siin transistori kasutamine.
Meil on valida kahe variandi vahel, kas kasutada NPN või PNP transistorit. Allpool on kaks skeemi varianti:
Valige skeemilahendus vastavalt sellele, millist lülimise varianti kasutada soovime. Meie näite puhul valime NPN variandi (parempoolse skeemi), kuna kontrolleri programm on tehtud nii, et kui väljund on aktiivne (1, High), tuleb kütta ja kui passiivne (0, Low) siis ei tohi kütta. Ehk 0V = OFF ja +5V = ON.
Nüüd peame valima sobiliku transistori. Mida on vaja jälgida?
- Lubatud maksimaalne kollektori ja emitteri vaheline pinge (VCE). See ei tohi olla väiksem, kui meil vajalik (tarbija toitepinge 12VDC).
- Kollektori lubatud maksimaalne vool IC. See peab minimaalselt vastama meie vajalikule koormusele (küttekeha tarbitav vool 2,5A).
- Transistori minimaalne võimendustegur hFE Hmm... kui palju see olema peaks? Siin peame natuke arvutama. Lubatud maksimaalne vool, millega me saame transistori lülitada on meil 20mA, selle piirab meile kontrolleri väljund. Mõistlik on siin arvestada turvalise varuga, et mitte väljundit maksimaalselt koormata. Ütleme, et me soovime hakkama saada maksimaalselt 15mA’ga. Tarbija on meil 2,5A ehk 2500mA. See tähendab, et meile vajalik võimendus on 2500 / 15 = 167 korda.
Võtan nüüd ette mõned sahtlis olevad NPN trnasistorid ja otsin välja nende parameetrid. Ehk leian nende hulgast meile sobiliku.
| Tüüp | VCE | IC | hFE |
| 2N2222A | 40V | 0,6A | 35 |
| C3205 | 30V | 2A | 100 |
| C2078 | 75V | 3A | 25 |
| 2SD1222 | 40V | 3A | 1000 |
Nagu eeldada võis on suurema võimsuse ja võimendusega transistorid darlingtoni tüüpi (kaks transistorit ühes korpuses).
Nüüd on meil sobilik transistor olemas ja saame arvutada R1 ja R2 takistite väärtused.
Selleks on meil vaja andmelehelt lisaks hankida transistori baasi ja emitteri vaheline pingelang küllastunud režiimis (VBE (sat) Base-Emitter Saturation Voltage). Rusikareegel on, et ränitransistoritel on see ca 0,6....0,7V ja darlington transistoritel 2x suurem. Meie valitud transistoril 2SD1222 on see 2V.
Nüüd arvutama...
Esmalt peame leidma vajaliku baasi voolu IB.
IB = ILOAD / HFE ehk IB = 2,5A / 1000 = 0,0025A = 2,5mA
R1 = (VB – VBE)/ IB ehk IB = (5V – 2V) / 0,0025A = 1200 Ohm = 1,2kOhm
R2 = R1 x 10 = 12kOhm
Olemas....
Hetkel vedas ja arvutuste vastusteks sattusid takistite standardväärtused. Kui aga nii hästi ei lähe, siis vali esimene lähim madalam standard nominaal.
Teeme ühe praktilise näite veel. Kasutan antennivõimendi ahelasse lülimiseks releesi ja pean lülitama kahte paralleelset releed. Kuna ma ei taha oma raadio esipaneelil olevate kompaktsete mikrolülititega otse relee mähiseid lülitada, otsustasin kasutada transistorit.
Relee mähise andmed:
- Pinge: 12VDC
- Nimivool: 37,5mA
Transistor
- BC847A
- VCE – 45V
- ICE – 100mA
- hFE – 110
- VBE(sat) – ~0,84V
Ja nüüd arvutama...
IC = 2 x 37,5 = 75mA (0,075A)
IB = Ic / hFE = 0,075A / 110 = 0,00068A (680uA)
R1 = (V – VBE) / IB = (12 – 0,84) / 0,00068 = 16 412 Ohm
Lähim madalam standardväärtus on 15kOhm ja see on meile sobilik.
R2 = R1 x 10 = 150kOhm.
Mõned näpunäited lisaks:
- Ärge unustage, et suurematel koormustel tuleb tegeleda ka transistori jahutamisega (radiaator, ventilaator).
- Kui lülitate induktiivseid koormusi (releed, mootorid jms), siis lisage koormusega paralleelselt diood, et kaitsta transistorit pinge piikide eest, mis tekkivad koormuse lahutamise hetkel.
- Raadiohäirete vältimiseks võib lisada ka 10...100nF kondensaatori.
Loodan, et see artikkel oli Sulle abiks ja aitas pisut edasi.