- 달링턴 트랜지스터 쌍 및 구성 :
- Darlington 트랜지스터 쌍 전류 이득 계산 :
- 달링턴 트랜지스터 예 :
- 달링턴 트랜지스터 응용 :
- 동일한 달링턴 트랜지스터는 무엇입니까?
- 달링턴 트랜지스터 IC :
- ULN2003 IC를 사용하여 모터 전환 :
달링턴 트랜지스터 는 1953 년 미국의 전기 엔지니어이자 발명가 인 시드니 달링턴이 발명했습니다.
달링턴 트랜지스터는 함께 연결된 두 개의 표준 BJT (Bi-polar Junction Transistor) 트랜지스터 를 사용합니다. 트랜지스터의 에미 터 중 하나가 다른 트랜지스터의베이스에 바이어스 전류를 제공하는 구성으로 연결된 Darlington 트랜지스터.
달링턴 트랜지스터 쌍 및 구성:
Darlington Transistor의 기호를 보면 두 개의 트랜지스터가 어떻게 연결되어 있는지 명확하게 알 수 있습니다. 아래 이미지에는 두 가지 유형의 Darlington 트랜지스터가 표시됩니다. 왼쪽에는 NPN Darlington이 있고 다른쪽에는 PNP Darlington이 있습니다. NPN Darlington은 두 개의 NPN 트랜지스터로 구성되고 PNP Darlington은 두 개의 PNP 트랜지스터로 구성되어 있습니다. 첫 번째 트랜지스터의 이미 터는 다른 트랜지스터의베이스에 직접 연결되며 두 트랜지스터의 컬렉터도 함께 연결됩니다. 이 구성은 NPN 및 PNP Darlington 트랜지스터 모두에 사용됩니다. 이 구성에서 쌍 또는 Darlington 트랜지스터는 훨씬 더 높은 이득과 큰 증폭 기능을 생성합니다.
일반 BJT 트랜지스터 (NPN 또는 PNP)는 ON 과 OFF의 두 상태 사이에서 작동 할 수 있습니다. 콜렉터 전류 를 제어하는베이스에 전류를 공급해야합니다. 베이스에 충분한 전류를 공급하면 BJT는 포화 모드로 들어가고 전류는 콜렉터에서 이미 터로 흐릅니다. 이 콜렉터 전류는 베이스 전류 와 정비례합니다. 베이스 전류와 컬렉터 전류의 비율을 트랜지스터의 전류 이득 이라고하며 베타 (β) 로 표시됩니다. 일반적인 BJT 트랜지스터에서 전류 이득은 트랜지스터 사양에 따라 제한됩니다. 그러나 어떤 경우에는 애플리케이션에 단일 BJT 트랜지스터가 제공 할 수없는 더 많은 전류 이득이 필요합니다. 그만큼Darlington 쌍은 높은 전류 이득이 필요한 애플리케이션에 적합 합니다.
교차 구성:
그러나 위 이미지에 표시된 구성은 두 개의 PNP 또는 두 개의 NPN을 사용하고 다른 Darlington 구성이 있거나 교차 구성도 사용할 수 있습니다. 여기서 PNP는 NPN과 함께 사용되거나 NPN은 PNP와 함께 사용됩니다. 이러한 유형의 교차 구성을 Sziklai Darlington 쌍 구성 또는 Push-Pull 구성이라고합니다.
위의 이미지에서 Sziklai Darlington 쌍이 표시됩니다. 이 구성은 열을 덜 발생 시키고 응답 시간에 이점 이 있습니다. 나중에 그것에 대해 논의 할 것입니다. 클래스 AB 증폭기 또는 Push-Pull 토폴로지가 필요한 곳에 사용됩니다.
다음은 Darlington 트랜지스터를 사용한 몇 가지 프로젝트입니다.
- Arduino를 사용하여 손가락을 두드려 톤 생성
- 트랜지스터를 사용한 간단한 거짓말 탐지기 회로
- 장거리 IR 송신기 회로
- Arduino를 사용한 라인 팔로워 로봇
Darlington 트랜지스터 쌍 전류 이득 계산:
아래 이미지에서 두 개의 PNP 또는 두 개의 NPN 트랜지스터가 함께 연결된 것을 볼 수 있습니다.
달링턴 쌍 전체 전류 이득은 BE-합니다
전류 이득 (hFE) = 첫 번째 트랜지스터 이득 (hFE 1) * 두 번째 트랜지스터 이득 (hFE 2)
위의 이미지에서 두 개의 NPN 트랜지스터가 NPN Darlington 구성을 생성했습니다. 2 개의 NPN 트랜지스터 (T1, T2) 는 T1 과 T2 의 콜렉터가 연결된 순서로 함께 연결됩니다. 제 1 트랜지스터 (T1) 는 제 2 트랜지스터 (T2)의 베이스에 필요한베이스 전류 (IB2) 를 제공한다. 따라서,베이스 전류 IB1 지배되고, T1은 에서의 전류 흐름 제어된다 T2 ' 의베이스.
따라서 총 전류 이득 (β) 은 콜렉터 전류가
β * IB as hFE = fFE 1 * hFE 2
두 개의 트랜지스터 콜렉터가 함께 연결되면 총 콜렉터 전류 (IC) = IC1 + IC2
이제 위에서 논의했듯이 콜렉터 전류 β * IB 1을 얻습니다.
이 상황 에서 현재 이득은 1보다 큽니다.
전류 이득이 두 트랜지스터의 전류 이득의 곱셈 인지 살펴 보겠습니다.
이 IB2 의 에미 터 전류에 의해 제어된다 T1 이다 IE1. IE1 은 T2를 통해 직접 연결 됩니다. 따라서 IB2 와 IE1 은 동일합니다.
IB2 = IE1.
우리는이 관계를
IC 1 + IB 1
이전과 같이 IC1을 변경하면
β 1 IB 1 + IB 1 IB 1 (β 1 + 1)
이제 이전과 마찬가지로
IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 2 As, IB2 또는 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 }
따라서 총 콜렉터 전류 IC는 개별 트랜지스터 이득의 조합 이득입니다.
달링턴 트랜지스터 예:
15V 입력 전압이 있는 60W 부하는 두 개의 NPN 트랜지스터를 사용하여 전환해야하며 Darlington 쌍을 생성해야합니다. 첫 번째 트랜지스터 이득은 30이 되고 두 번째 트랜지스터 이득은 95가 됩니다. 부하 전환을위한 기본 전류를 계산합니다.
아시다시피 부하가 켜지 면 콜렉터 전류가 부하 전류가 됩니다. 전력 법에 따라 콜렉터 전류 (IC) 또는 부하 전류 (IL) 는
I L = I C = 전력 / 전압 = 60/15 = 4Amps
첫 번째 트랜지스터의 기본 전류 이득은 30이 되고 두 번째 트랜지스터의 경우 95 (β1 = 30 및 β2 = 95)가되므로 다음 방정식으로 기본 전류를 계산할 수 있습니다.
따라서 첫 번째 트랜지스터베이스에 1.3mA 의 전류를 적용 하면 부하가 " ON "으로 전환 되고 0mA 전류를 적용 하거나 베이스가 접지 되면 부하가 " OFF " 로 전환됩니다.
달링턴 트랜지스터 응용:
Darlington 트랜지스터의 적용은 일반 BJT 트랜지스터와 동일합니다.
위의 이미지에서 NPN Darlington 트랜지스터는 부하를 전환하는 데 사용됩니다. 부하는 유도 성 또는 저항성 부하 중 무엇이든 될 수 있습니다. 베이스 저항 R1은 NPN Darlington 트랜지스터에베이스 전류를 제공합니다. R2 저항은 전류를 부하로 제한하는 것입니다. 안정적인 작동에서 전류 제한이 필요한 특정 부하에 적용 할 수 있습니다. 예제에서 알 수 있듯이 기본 전류는 매우 낮기 때문에 마이크로 컨트롤러 또는 디지털 로직 장치에서 쉽게 전환 할 수 있습니다. 그러나 Darlington 쌍이 포화 영역에 있거나 완전히 상태가되면베이스와 이미 터에서 전압 강하가 발생합니다. Darlington 쌍의 주요 단점입니다.. 전압 강하는.3V ~ 1.2v 범위입니다. 이 전압 강하로 인해 Darlington 트랜지스터는 완전 온 모드에서 부하에 전류를 공급할 때 더 뜨거워집니다. 또한 구성으로 인해 두 번째 저항이 첫 번째 저항에 의해 켜지고 Darlington 트랜지스터는 더 느린 응답 시간을 생성합니다. 이러한 경우 Sziklai 구성 은 응답 시간 및 열 성능에 대한 이점을 제공합니다.
인기있는 NPN Darlington 트랜지스터는 BC517 입니다.
BC517 의 데이터 시트에 따라 위 그래프는 BC517의 DC 전류 이득 을 제공합니다. 낮은 것에서 높은 것까지의 3 개의 곡선은 주변 온도 에 대한 정보를 제공합니다. 우리가 표시되는 경우 25도 상온 곡선 콜렉터 전류가 해결되면, DC 전류 이득이 최대가 150mA.
동일한 달링턴 트랜지스터는 무엇입니까?
동일한 Darlington 트랜지스터 에는 각각 동일한 전류 이득 을 가진 정확히 동일한 사양의 두 개의 동일한 쌍이 있습니다. 이는 제 1 트랜지스터 β1 의 전류 이득 이 제 2 트랜지스터 전류 이득 β2 와 동일 함을 의미한다 .
콜렉터 전류 공식을 사용하면 동일한 트랜지스터의 전류 이득은 다음과 같습니다.
IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 2} * IB} IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 1} * IB} β 2 = IB / IC
현재 이득은 훨씬 더 높아질 것입니다. NPN Darlington 쌍의 예는 TIP120, TIP121, TIP122, BC517이고 PNP Darlington 쌍의 예는 BC516, BC878 및 TIP125입니다.
달링턴 트랜지스터 IC:
Darlington 쌍을 사용하면 마이크로 컨트롤러 또는 저 전류 소스에서 몇 밀리 암페어의 전류 소스로 더 많은 전력 애플리케이션을 구동 할 수 있습니다.
ULN2003 은 7 개의 개방형 콜렉터 출력이있는 고전류 Darlington 어레이를 제공하는 전자 제품에 널리 사용되는 칩입니다. ULN 제품군은 ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A, 여러 패키지 옵션의 세 가지 변형으로 구성됩니다. ULN2003은 널리 ULN 시리즈에 변형을 사용한다. 이 장치에는 집적 회로 내부에 억제 다이오드가 포함되어 있으며이를 사용하여 유도 부하 를 구동하는 추가 기능 입니다.
이것은 ULN2003 IC의 내부 구조입니다. 그것은는 16 핀 DIP 패키지로 제공된다. 우리가 볼 수 있듯이 입력 및 출력 핀은 정확히 반대입니다. IC를 연결하는 것이 더 쉽고 PCB 설계를 더 단순화하기 때문입니다.
7 개의 오픈 컬렉터 핀을 사용할 수 있습니다. 유도 성 부하 관련 애플리케이션에 유용한 추가 핀도 사용할 수 있습니다. 모터, 솔레노이드, 릴레이가 될 수 있으며 프리 휠링 다이오드가 필요한 경우 해당 핀을 사용하여 연결할 수 있습니다.
입력 핀은 TTL 또는 CMOS와 함께 사용할 수 있으며 다른 쪽 출력 핀은 고전류를 싱크 할 수 있습니다. 데이터 시트에 따르면 Darlington 쌍은 500mA 의 전류 를 싱크 할 수 있으며 600mA의 피크 전류를 견딜 수 있습니다.
상단 이미지에는 각 드라이버에 대한 실제 Darlington 어레이 연결이 표시됩니다. 7 개의 드라이버에 사용되며 각 드라이버는이 회로를 구성합니다.
핀 1에서 핀 7까지 ULN2003 의 입력 핀에 High가 제공되면 출력이 낮아 지고이를 통해 전류를 싱크합니다. 그리고 입력 핀에 Low 를 제공 하면 출력은 높은 임피던스 상태 가되고 전류를 싱크하지 않습니다. 핀 (9) 에 사용되는 프리 휠링 다이오드; ULN 시리즈를 사용하여 유도 성 부하를 전환 할 때 항상 VCC에 연결해야합니다. 또한 핀 1을 핀 2 에 연결하고 다른 한편으로는 핀 16과 15를 연결할 수있는 것처럼 두 쌍의 입력 및 출력을 병렬로 연결하여 더 많은 전류 애플리케이션을 구동 할 수 있습니다. 더 높은 전류 부하를 구동하기위한 병렬 2 개의 Darlington 쌍.
ULN2003은 마이크로 컨트롤러로 스테퍼 모터를 구동하는 데에도 사용됩니다.
ULN2003 IC를 사용하여 모터 전환:
이 동영상 모터는 한편, 오픈 콜렉터 출력 단자를 통해 입력, 우리가 제공하는 약 접속된다 500nA (.5mA) 전류 제어 380mA 모터를 통해 전류를. 이것은 소량의베이스 전류 가 Darlington Transistor에서 훨씬 더 높은 콜렉터 전류 를 제어 할 수있는 방법 입니다.
또한 모터 가 사용됨에 따라 9 번 핀 이 VCC 에 연결되어 프리 휠링 보호 를 제공 합니다.
저항은 낮은 풀업을 제공 하여 소스에서 전류 흐름이 나오지 않을 때 입력을 LOW 로 만들어 출력이 높은 임피던스로 인해 모터를 중지시킵니다. 입력 핀에 추가 전류가 가해지면 그 반대가 발생합니다.