Notas para su utilización en aplicaciones de conmutación

Transcripción

1 Transstres Ntas para su utlzacón en aplcacnes de cnmutacón Autr: Fernand fman Transstres Ntas para su utlzacón en aplcacnes de cnmutacón El transstr es un dspstv semcnductr, que presenta ds mds de funcnament: lneal y n lneal. El nterés en las aplcacnes de cnmutacón se centra en la parte n lneal, que permte utlzar ds estad claramente dferencads (crte y saturacón; 1 lógc y 0 lógc). Las ecuacnes que descrben el mdel lneal se pueden utlzar para calcular el cmprtament hasta que el dspstv entra en la zna n lneal, send que una vez en ésta, dchas ecuacnes dejan de tener valdez. Exsten dverss tps de transstres, entre ells ls TJ ó JT (Transstr plar de Juntura), ls TEJ ó JFET (Transstr de Efect de amp de Juntura), MOS-FET ó TE- MOS y trs. Ls más habtuales sn ls TJ y en ells se centrará esta referenca. Ests transstres se mdelan a través de ds mallas: la malla de entrada y la de salda. La de entrada está dada pr la base y el emsr E mentras que la de salda pr el clectr y el emsr Eesulta evdente que el E resulta cmún a ambas. A su vez, exsten ds tps de TJ y su dferenca radca en el sentd de crculacón de las crrentes: Nta: En l que sgue, se utlzará cm ejempl el tp NN dad que es el más cmún, aunque para el N sgue send td váld (cn la precaucón de que ls sentds de referenca han cambad). Las ecuacnes que relacnan las dstntas crrentes quedan dadas pr: E + β. β + 1 ( 1+ β). β. dnde β es la denmnada gananca de crrente y es una característca de cada transstr. En la práctca se bserva que el valr de β es bastante mayr a la undad ( 100 a 800) y se suele aprxmar: E β+ 1. β Además, β es muy varable de un transstr a tr, nclus del msm mdel (pr ejempl en el TJ NN 2N3904, su valr varía entre 100 y 300), pr l que se vuelve necesar dseñar crcuts cuy cmprtament sea pc dependente de su valr. ágna 1 de 5

2 Transstres Ntas para su utlzacón en aplcacnes de cnmutacón Autr: Fernand fman Otr aspect mprtante es que entre ls termnales de entrada y E se bserva el cmprtament de un dd, de md que exstrá una dferenca de ptencal E que rndará ls 0,7. S dcha tensón cae pr debaj de este valr, la crrente será práctcamente nula (dand lugar al crte del transstr) y cnsecuentemente tambén l será. Además, exste una lmtacón en la malla de salda, send que hay una mínma tensón entre el y el E. cha tensón (que da lugar al estad de saturacón) se denmna tensón E de saturacón ( Esat ) que es del rden de 0,3 a 0,7. Las raznes pr la que se utlzan ests ds estads en este tp de aplcacnes pueden resumrse en ds: Establdad: Se bserva que ests ds estads cnsttuyen valres extrems ( límtes) pr l que varacnes ( rud) en la entrada n tendrá gran ncdenca en la salda. tenca: La ptenca que cnsume el transstr está dada pr: E. En cualquera de ls ds estads, ese prduct es mínm; n l sería s se buscaran punts ntermeds. Nta: Además de la máxma ptenca dspada, exsten trs límtes que especfca el fabrcante dentr de ls cuales es segur perar el dspstv, pr ejempl máxma, E máxma, E máxma, etc. que tambén cnsttuyen cndcnaments de trabaj. En la práctca, se busca alcanzar algun de ests ds estads (crte y saturacón) según certa salda lógca (de una cmpuerta, un mcrcntrladr, etc.). Un crcut muy sencll que suele utlzarse cn bastante frecuenca es el sguente: Las resstencas que aparecen pueden ser reales el equvalente de algún dspstv que se cnectará en su lugar; ej.: un buzzer que requere de 5 / 20 ma para accnarse puede mdelarse cm una resstenca de 250 Ω. Sguend un análss frmal, se pueden extraer expresnes que permtan calcular ls dstnts parámetrs de dseñ que se presentan en un cas real: ara que este crcut funcne crrectamente ante un 1 lógc, debe cumplrse que E 0,7, pr l tant se puede escrbr la ecuacón de la malla de entrada cm: + E. + 0, 7 ágna 2 de 5

3 Transstres Ntas para su utlzacón en aplcacnes de cnmutacón Autr: Fernand fman Ahra, la malla de salda queda descrpta pr: + ad que el termnal E se encuentra cnectad a masa ( E 0 ), resultará que la tensón de salda E se puede btener a partr cmbnand ambas expresnes, pr l que: 0,7 β. ( β ).. ebe recrdarse que E n debe ser nferr a Esat, pr l que una vez excedd este límte, Esat ndependentemente de cuant se ncremente. ara el cas en que la entrada al crcut es un 0 lógc, se desea que el dd esté crtad, es decr < mn. Est, en general n resulta dfícl de cumplr. A cntnuacón se lustrará el prcedment de dseñ cn un ejempl: Supóngase que se desea cnectar a la salda de una cmpuerta a un relay cn las especfcacnes: mpuerta NAN (74S00) elay OH 2,7 L 12 OL 0,5 Smax 350 OH -1 L 50 ma ma OL 20 Smax 2 A El crcut resultante será: En este cas, pr ls dats del prblema, 12, 240 Ω y 0,5 ó 2,7. Adcnalmente, debe seleccnarse un transstr cn la sufcente gananca de crrente, capaz de manejar la crrente requerda y sprtar las tensnes que se emplean en el crcut (β mínm > 100, máxma > 100 ma y E máxma > 12 ). Además, debe cnsderarse que el cst de ls TJ (para aplcacnes afnes) suele estar ascad a su capacdad tant de manejar crrente así cm tambén de dspar ptenca. e td est, se encuentra que el mdel 2N3904 resulta adecuad, ya que cumple cn ls requsts anterres y a su vez n resulta sbredmensnad. ágna 3 de 5

4 Transstres Ntas para su utlzacón en aplcacnes de cnmutacón Autr: Fernand fman Sus característcas sn: TJ NN 2N3904 máxma 625 mw E n 0,7 E máxma 40 E saturac. 0,3 máxma 200 mínma 0,05 ma β mínm S la salda de la cmpuerta es un 0, habrá 0,5 en la entrada del crcut (que es menr que ls 0,7 requerds), resultand: 0 0 pr l que n crculará crrente pr la bbna del relay. ara verfcar la ptenca requerda, se tene: E..0 0 uand la salda sea un 1, habrá 2,7 en la entrada del crcut y se desea que esa cndcón sature al transstr (se busca una crrente levemente superr a la que prduce que E Esat ). Además, el per cas es el que β es mínm, pr l que: 0,3 Esat β. 0,7. 2,7 0, Ω espejand se btene el máxm valr cn el que se alcanza saturacón dada una entrada 1 : β mín Esat Ω.2 11,7 ( 0,7 ). 41, kω El mayr valr cmercal nferr al calculad crrespnde a 3,9 kω, que será la mejr pcón para este crcut. n este valr, se debe verfcar que la crrente que demanda puede ser sumnstrada pr la cmpuerta: 0,7 2 3,9kΩ 512µ A < OH ágna 4 de 5

5 Transstres Ntas para su utlzacón en aplcacnes de cnmutacón Autr: Fernand fman Sl resta verfcar que la ptenca que se dspará en esta cndcón tampc excede el límte: E. Esat. 15mW 0,3.50mA Un cmpnente adcnal que fgura en el crcut y aun n se ha mencnad es el dd en paralel cn la bbna. El msm se utlza cuand se cnectan cargas cn mprtantes cmpnentes nductvas y es para que absrba ls sbrepcs que se puedan prducr debd a ls transtrs. La característca prncpal a la hra de elegr este dd será la tensón nversa que es capaz de sprtar. ágna 5 de 5