04. Mit ne használjunk Arduino projektekben - Darlington tranzisztor

Összehasonlítva a standard, önálló tranzisztort a darlingtonos párjával, több előnyt is találunk:
  • sokkal kisebb árammal meghajtható a darlington, mint az önálló tranzisztor és
  • nagyobb áramot kapcsolhatunk az Arduino kivezetésről.

 

 

Azaz tényleg minden ilyen ideális?

Ha igent mondtál - Hibás a válaszod.  A darlington egyéb paraméterei már nem ilyen kedvezőek. A szaturációs (telítési) feszültsége a normál tranzisztorhoz képest magasabb. A normál tranzisztor szaturációs feszültsége <1V a maximális áram áthaladásakor. Egy tipikus teljesítmény-NPN tranzisztor 5A kapcsolásakor 0.5V VCESat-tal rendelkezik. A TIP120 jelű 5A-es darlington szaturációs feszültsége 2V, amikor 3A kerül kapcsolásra!
BD135 tranzisztor VCESat TIP120 darlington-tranzisztor VCESat
Így a tranzisztoron 2.5W disszipálódik - a hűtőborda nem úszható meg (2.5W = 5A*0.5V). Míg a darlington tranzisztoron már 3A kapcsolásakor 6W hőt kell elvinni (6W=3A*2V). A darlingtonkapcsolásnál vannak sokkal jobb megoldások  is. A hőtermelés nem lehet cél, így a kapcsolóelemen eső feszültséget kellene csükkenteni. 
Kisebb áramok kapcsolására elegendő lehet a tranzisztor is, például a BC337 (NPN) vagy a BC327 (PNP). A bázisáram korlátozására 220 ohm ellenállást beépítve 20 mA-re lesz a báziskörben folyó áram lekorlátozva. Így az egyszerű tranzisztorral 500mA már egyszerűen kapcsolható.

Tranzisztor helyett MOSFET

Másik megoldás, hogy ún. logic-level MOSFET kerül beépítésre. A MOSFET-en eső feszültséget az átmenőellenállása (Rdson) határozza meg. 0.05 ohm esetén 5A kapcsolásakor ez 250mV - így a hőtermelés csak 1.25W: megúszható a hűtőborda.
Mégis, mikor érdemes darlingtont használni? Az ULN2308 nyolccsatornás darlington egy  hasznos kis eszköz. Azonban nem a darlingtonkapcsolás miatt. Itt egy tokban 8 független 0.5A-es kapcsoló érhető el. A tokozás kialakítása miatt nagyon könnyen illeszthető mikrokontrollerhez illetve a 74xx595 típusú shiftregiszterhez. A szaturáció itt is megjelenik, az adatlapból kipuskázható. Azonban az ábráit megnézve nem a klasszikus darlington-kapcsolás találjuk, hanem annak egy módosított változatát. Fontos! Az ULN2803-as chip négyféle kiadásban készül, eltérő ellenállásértékekkel:
ULN2308 belső felépítés
Arduino 5V-os rendszerhez az ULN2803A jelű chipet kell használni. 3.3V-os rendszerek esetén az ULN2803 chip csak erős megkötésekkel használható: max. 250 mA kapcsolt áram csatornánként és a kapcsolón eső feszültség 0.6...0.8V!

TavIR-Facebook