Не совсем понимаю, как работает транзистор. Почему появляется потенциал на база-эмиттер

[Iron]

Здравствуйте. Заранее извиняюсь за возможно глупый вопрос.

Начинаю разбираться с работой транзисторов. Раньше работал с электротехникой и обходился реле. Но возникла потребность подключить устройство к Raspberry Pi, где управляющий сигнал в 3,3в и при максимальном токе 12мА.

Стал экспериментировать с транзистором П308 (показалось, что он более менее подходит на роль ключа), но при подключении питания (12В) и нагрузки (реле) к коллектор-эмиттеру, на база-эмиттер появился потенциал в 4В. Так и должно быть?

Получается, что при подключении нагрузки, управляющий сигнал сам увеличивается в несколько раз, чем может спалить процессор Raspberry. Должно ли вообще такое происходить с транзисторами? Кучу статей и роликов просмотрел, нигде не нашел об этом. Я думал, что нагрузка ни как не может влиять на сигнал.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Falconist]

Так быть не должно. Где-то косяк. 

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[ДядяВован]

3 часа назад, Iron сказал:

на база-эмиттер появился потенциал

У Вас база транзистора подключена куда-либо?

[Реклама]

Особенности хранения литиевых аккумуляторов и батареек

Потеря емкости аккумулятора напрямую зависит от условий хранения и эксплуатации. При неправильном хранении даже самый лучший литиевый источник тока с превосходными характеристиками может не оправдать ожиданий. Технология, основанная на рекомендациях таких известных производителей литиевых источников тока, как компании FANSO и EVE Energy, поможет организовать правильный процесс хранения батареек и аккумуляторов. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Гар]

5 часов назад, Iron сказал:

база-эмиттер появился потенциал в 4В.

Ты что схемы не умеешь рисовать? Давай возьми листок бумаги в клетку, вырви из учебной тетрадки, нарисуй, сфоткай и сюда выложи. Будем смотреть и разбираться.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Владислав2]

Коряво, коряво написано автором.  Надо было с цветомузыки начинать на транзисторах. Сам так начинал. Эх и балдел.

Изменено 27 апреля, 2023 пользователем Владислав2

[z_vip]

Это жестко затроллено - Raspberry Pi ,реле и П308

Если человек смог разобраться с Raspberry Pi и выходом для подключения 3,3 В, то с транзистором непонятки, это как ?

Автору удачи

[Iron]

Собственно, вот:

Правда пока рисовал понял, что у меня полярность была перепутана на нагрузке. По крайней мере, теперь реле нормально срабатывает при появлении сигнала.

Но актуальным остается вопрос, может ли ток нагрузки(коллектор-эмиттер) влиять на ток сигнала (база-эмиттер)? Сейчас параллельно сигналу поставил вольтметр и выглядит все адекватно. Но, при отключении нагрузки видно, что напряжение сигнала скачет, точнее увеличивается почти в два раза. Возможно, как-то влияет катушка реле, при отключении от источника тока. Мне по прежнему интересно, может ли какое-то действие нагрузки (например внезапное отключение от питания) вызвать скачек тока сигнала и повредить процессор?

15 минут назад, z_vip сказал:

Это жестко затроллено - Raspberry Pi ,реле и П308

Если человек смог разобраться с Raspberry Pi и выходом для подключения 3,3 В, то с транзистором непонятки, это как ?

Автору удачи

Да потому, что я программист и для меня не проблема добраться до управления пинами и написать код для них. Но как сделать управление большой нагрузкой, пока не знаю. С электричеством работал на уровне проводки автомобиля. Пытаюсь работать с тем, что есть. Со сложными схемами раньше не работал.

[z_vip]

@Iron используй стандартные решения, их в гугле полно, как и поступают программисты

Посмотри даташит на П308, у него ток 30 мА, многие катушки  реле могут потреблять 25 мА +, так что транзистор выбран неудачно, BC546 , 2N5551, КТ815 и им подобные подойдут. И параллельно катушки реле нужен диод для защита от перенапряжения, катодом к плюсу 12 В, анодом к коллектору транзистора, иначе пробой неизбежен. И напряжение на базе может скакать из-за отсутствия защитного диода. Так же еще нужно поставить резистор 10-100 кОм на переход база-эмиттер

Удачи

Изменено 27 апреля, 2023 пользователем z_vip

[Iron]

Спасибо!

Правда я эти стандартные решения так и не нашел. Какие-то готовые модули для этого покупать? 

Не знаю, как искать их. Пока по своим запросам по управлению большей мощностью попадались только решения с транзисторами, чтобы не пропускать большой ток через пины. Вот и стал экспериментировать с теми деталями, что дома были.

[z_vip]

@Iron вы не программист

Если не умеете создать запрос на поиск в гугле, то начните с азов без них никак

Печально  как то

[Владислав2]

Всё верно, в ключевом режиме транзистор по умолчанию должен быть закрыт. Вот откуда цветомузыка. Важно входное сопротивление каскада, которое зависит от режима транзистора и тока управления.

При малом напряжении открытия - случайные помехи будут открывать ключ. Важно попасть в середину "диапазона".

Изменено 27 апреля, 2023 пользователем Владислав2

[Iron]

13 минут назад, z_vip сказал:

@Iron вы не программист

Как скажете. А еще утюги не ремонтирую и страницы в ВК не взламываю.

В любом случае, спасибо за советы, вы мне очень помогли.

15 минут назад, Владислав2 сказал:

Всё верно, в ключевом режиме транзистор по умолчанию должен быть закрыт. Вот откуда цветомузыка. Важно входное сопротивление каскада, которое зависит от режима транзистора и тока управления.

При малом напряжении открытия - случайные помехи будут открывать ключ. Важно попасть в середину "диапазона".

Там либо 0В (выкл), либо 3.3В (вкл) и около 2мА (там еще сопротивление и светодиод).  Через обмотку реле течет около 50мА. Сейчас посмотрел характеристики транзистора 2N5551, по совету z_vip.

Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А) - 0.6

Статический коэффициент передачи тока h21э мин - 50

Я правильно понимаю, что этот транзистор будет полностью открываться при 2мА (100мА вроде) и нормально выдерживать нагрузку реле?

[z_vip]

@Iron да правильно примерно так и будет, про защитный диод не забудьте

[IMXO]

3 часа назад, Iron сказал:

Я правильно понимаю, что этот транзистор будет полностью открываться при 2мА (100мА вроде) и нормально выдерживать нагрузку реле?

Нет, не правильно. Статический коэффициент передачи тока h21э мин - 50 приводится для усилительного режима транзистора, когда напряжение на переходе коллектор-эмиттер Vce=5V .
Для  режима насыщения (полностью открытый транзистор) Vce=0,2..0,3V коэф.усиления падает в 5..10 раз.
Смотрите рис.1 и рис2 датащита, для того чтобы транзистор с h21э=150 полностью открыть при токе колектора 100мА ему нужно вдуть в базу 10..20мА.

2N5551.pdf

Изменено 27 апреля, 2023 пользователем IMXO

[Гар]

5 часов назад, Iron сказал:

пока рисовал понял, что у меня полярность была перепутана на нагрузке. По крайней мере, теперь реле нормально срабатывает при появлении сигнала.

Ну вот, нарисовал и сразу всё ясно стало. 

5 часов назад, Iron сказал:

С электричеством работал на уровне проводки автомобиля.

У автоэлектриков совершенно другой профиль.

5 часов назад, Iron сказал:

Да потому, что я программист 

Со мной работает программист, так он не лезет в электронику, как только начинает сувать свой нос, я его сразу обрубаю.

Изменено 27 апреля, 2023 пользователем Гар

[El-Shang]

Для грубой оценки необходимого базового тока сойдёт и статический h21. Да, специалисты в области аналоговых транзисторых схем безусловно заругают и даже какахами закидают, но программистскому брату пойдёт. Сам так начинал давным-давно.

Порядок такой:

1. берём номинальный ток нагрузки,он же ток коллектора Ic;
2. делим его на коэффициент h21 и получаем ток базы Ib = Ic / h21;
3. считаем напряжение, приложенное к базовому резистору Vb = Vout - Vled - Vf, где Vout - выходное напряжение Raspberry, Vled прямое падение на светодиоде (зависит от цвета, для красного, кажется 1.5 Вольта, но я не уверен) Vf - прямое падение на переходе базо-эмиттерном переходе (обычно 0.6 Вольта):
4. наконец определяем сопротивление резистора Rb = Vb / Ib;
5. собираем схему и проверяем мультиметром, что когда транзистор открыт, падение напряжения коллектор-эмиттер составляет 0.5 Вольта и ниже (можно поискать параметр saturation voltage / напряжение насыщения в даташите);
6. если условие на шаге 5 выполнено - радуемся Солнцу и нотам, если нет - уменьшаем сопротивление резистора;

На "поиграться" этого подхода вполне достаточно. Для глубокого понимания штудируем фолианты "Искусство схемотехники", "Полупроводниковая схемотехника" или любой другой пришедшийся по вкусу. Но надо учитывать, что быть одновременно и хорошим программистом и хорошим схемотехником едва ли получится.

А если вникать во все эти нюансы нет ни времени ни желания, то можно воспользоваться уже готовыми решениями как-то ULN2003 или ULN2803. Или любым компаратором с открытым коллектором наподобие LM293. На неинвертирующий вход (помечен знаком "+") подаём выход Raspberry, на инвертирующий (помечен знаком "-") половину +3.3 В (формируется делителем из двух одинаковых резисторов).

И как раз последний подход я бы и порекомендовал. :-)

Изменено 27 апреля, 2023 пользователем El-Shang

[Гар]

6 минут назад, El-Shang сказал:

собираем схему и проверяем мультиметром

Потом после расчётов собираем живую схему и очень часто приходится корректировать параметры схемы (введение временных переменных резисторов, затем после выставления нужных режимов переменные резисторы заменяем на постоянные, конденсаторы тоже подбираем... И так всегда...)

Изменено 27 апреля, 2023 пользователем Гар

[IMXO]

2 минуты назад, El-Shang сказал:

Vled прямое падение на светодиоде (зависит от цвета, для красного, кажется 1.5 Вольта, но я не уверен) Vf - прямое падение на переходе базо-эмиттерном переходе (обычно 0.6 Вольта):

Это для ИК-диодов, Кр.СД 1,8..2,0В... переход в насыщении >0.65 до 1В , обычно 0,7..0,75...

[100482]

А зачем в цепи  базы транзистора поставили светодиод, что за чудное решение?

На нём падает напряжение и для базы тока мало остаётся, тем более транзистор П308 ну очень древний и по нынешним временам никудышними параметрами.

Неужели трудно посмотреть в инете схемы подключения транзисторов к микроконтроллерам (необязательно искать именно для Raspberry Pi).

В шоке - в наличии Raspberry Pi и П308!

[Алекс-1112]

Может, в Новосибирске ГУГЛ уже отключили? Задаю вопрос "подключение мощной нагрузки к микроконтроллеру" - и получаю десятки сайтов с ответами.

[Гар]

4 часа назад, 100482 сказал:

транзистор П308 ну очень древний и по нынешним временам никудышними параметрами

Дома в чуланке нашёл старую плату с такими транзисторами, других нет. Человек живёт в маленькой деревне, где даже магазинов нет. Один раз в неделю приезжает продуктовая лавка, привозит хлеб и крупу в три раза дороже, чем в городе! Где ж ему взять современный транзистор с хорошими характеристиками?

[skripach]

1 час назад, Гар сказал:

Где ж ему взять современный транзистор

Там же где и raspberry pi!

[Dr. West]

Судя по фото схемы на макетке, всё там в порядке со снабжением. Возможно, та же автолавка и радиодеталями торгует. 

Ну и да, светодиод из базы викинуть, ни к чему он там. Если нужна индикация, поставить его параллельно реле (с резистором, конечно).

Изменено 28 апреля, 2023 пользователем Dr. West

[Falconist]

20 часов назад, z_vip сказал:

10-100 кОм

100 кОм - как мертвому припарка. А вот 10 кОм будет в самый раз. https://forum.cxem.net/index.php?/blogs/entry/320-база-эмиттерный-резистор/

 

[Гар]

1 час назад, Falconist сказал:

100 кОм - как мертвому припарка.

100 кОм для дарлингтона - самый раз!