Welke versterkingsfactor nemen?

Ik heb gans de datasheet niet uitgepluisd, maar als je de transistor als schakelaar gebruikt weet ik uit mijn schooltijd nog dat je moet rekenen met de hFE min (worst case)

Daarbij kan je in sommige datasheets ook zien zoals je mee geeft bij welke collectorstroom dit is.

Rond de 300mA is dit 60

Je moet rekenen met de minimale hFE, 60 dus. Als je lamp 360mA neemt heb je daar een basisstroom van 6 ma (360/60=6) voor nodig.
Een beetje extra kan geen kwaad zodat je de transistor goed in verzadiging stuurt. De Vce blijft dan laag (0,7V) en de transistor zal dan 0,7 x 360 = 250 mW dissiperen. Dan kan ie prima hebben.

Voor de rest moet je zorgen dat de stroom door de lamp gelimiteerd wordt op die 360 mA. Je moet dan de nominale spanning van de lamp weten en afhankelijk van de batterij die je voor je schakeling gebuikt kun je dan een eventueel benodigde serieweerstand uitrekenen.

Op 8 februari 2022 16:58:35 schreef Leo-Bolier:
De Vce blijft dan laag (0,7V)

Bij een transistor die in verzadiging wordt gestuurd is de Vce veel lager, 0,2V.

Hfe is relevant bij analoog gebruik van een transistor. Echter hier gaat het daar niet om, het gaat over "volop uit" dan wel "volop aan"; digital, dus, niet analoog.

De juiste vraag ware dus: "hoeveel basisstroom moet ik sturen opdat de transistor geheid gegarandeerd onvermijdelijk in verzadiging gaat".

NB aub geen discussies over HFE vs hFE vs Hfe vs hfe - niet relevant voor dit kader.

Een transistor verwerkt kleine signalen anders dan grote signalen. Aangezien je 380mA nodig hebt valt dat voor deze transistor onder groot signaal.

Echter ga je nu geen versterker bouwen maar de tor als schakelaar gebruiken dan werkt het iets anders dan stuur je de tor lekker ver in verzadiging. Dat werkt meestal heel goed behalve als de tor dan ook nog eens snel moet zijn. Maar daar ga ik nu nog even niet van uit.

Je hebt dus een tor die 800mA maximaal mag doen met een Hfe van 60. 800mA / 60 = 13,34mA.

Wat ik ook weet is dat UCE laag moet zijn of de transistor krijgt het warm.

Volgens de tabel Figure 4 mag bij Ic = 300mA al de basis insturen met 30mA voor de laagst mogelijke Spanning over de tor. En voor 500mA zelf 80mA. Echter zit je bij die eerder uitgerekende 13,34 ook al laag genoeg zodat je transistor het niet warm krijgt. IK zou deze tor dan met ca 20mA de basis aansturen.

Voor een transistor als schakelaar is die Hfe niet zo belangrijk, het is dan meer belangrijk om de tor ver genoeg in verzadiging te sturen. Is de snelheid van schakelen ook belangrijk dan mag de tor ook niet te ver in verzadiging zitten want dat kost extra tijd om er weet uit te komen.

Het is op het randje, ook omdat een koude lamp bij inschakelen meer stroom trekt. Een BC639 (met de die(**) van een halve BD135 dacht ik) is robuuster. En vanwege die koude start moet de transistor ruim in verzadiging staan. Basisstroom 20 mA is niet zo gek.

https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/bc637-d.pdf

(**) die: https://en.wikipedia.org/wiki/Die_(integrated_circuit)

De hFE van een transistor heeft nu eenmaal veel afhankelijkheden. Temperatuur, spanning over de transistor en stroom door de transistor om er maar een paar te noemen. Er zijn er meer. Het zelfs batch afhankelijk. Om die reden geven ze een onder en een bovengrens aan in de datasheet. Wat ze ook een geven is een typical waarde en dat zal de waarde zijn waar de transistor praktisch een beetje in de buurt zal zitten.

Omdat je hiermee hier als ontwerper eigenlijk geen kant mee op kunt zul je iets moeten bedenken. Of je moet een schakeling bedenken waarin variaties in transistoren minder tot uiting komen. Of je koopt een miljoen transistoren en gaat door te meten exact die transistor uitzoeken die een hFE van precies 235,678 heeft.

In de praktijk gebeurt dus beide. De eerste manier is het goedkoopste maar lastig. De andere manier is duurder en bewerkelijker en een absurde waarde als 235,678 krijg je natuurlijk nooit. En deze laatste manier heeft ook als nadeel dat je bijvoorbeeld de temperatuurafhankelijkheid blijft behouden.

Bij jouw schakeling om een lampje te laten branden is het verhaal eenvoudig. Daar moet je gewoon zorgen dat er voldoende basistroom gaat lopen om de transistor helemaal open te sturen. Als je 20mA nodig hebt kun je met de slechtste hfe waarde gaan rekenen. En dat omdat het lampje bepaald hoeveel stroom er maximaal gaat lopen. En als de hfe nu ineens 500 in plaats van 100 is loopt er gewoon vijf keer minder basis stroom. En dat is dan niet erg als je rekening houd met de waarden van je basis instelweerstanden. Maak die stroom in de basis weerstanden gewoon een factor 10 groter dan je basisstroom.

Wat ik ook weet is dat UCE laag moet zijn of de transistor krijgt het warm.

Enig idee waarom? Het is best wel belangrijk!

Op 8 februari 2022 17:18:30 schreef Brightnoise:
Het is op het randje, ook omdat een koude lamp bij inschakelen meer stroom trekt.

Niet eens aan gedacht. Hoewel een transistor die maar net ver genoeg open staat die koude stroom ook gewoon limiteert. . Maar dat precies ver genoeg open staan hoort niet bij een goede schakelaar want die staat gewoon open of dicht.

[Bericht gewijzigd door benleentje op dinsdag 8 februari 2022 17:25:12 (16%)]

Vraag 1 lijkt me of de stroom door het 'lampje' geregeld moet / kan worden door deze transistor, of door iets anders.

Als er een serieweerstand of stroombron (cc driver) in serie met de lamp en tor staat dan hoeft de tor alleen open/dicht te schakelen, en mag ie in saturatie. Vce ~ 0.2V.

Als de tor zelf de stroom moet begrenzen dan kan dat ook. Dan is het inderdaad een (min of meer) lineaire stroomversterker. Ic = hfe x In. en dan moet ie niet te ver opengestuurd worden. En P ~ Ic x Vce moet beperkt blijven zoals je zelf al aangaf. Verwacht nu niet dat je nu een nauwkeurige stroombron hebt gebouwd. Hfe heeft veel spreiding en de tor warmt op waardoor hfe ook nog iets wijzigt na inschakelen.

[Bericht gewijzigd door kojazz op dinsdag 8 februari 2022 17:29:58 (15%)]

@kojazz: inderdaad, aan/uit of regelen. Maar bij regelen is het bij een hogere brandspanning dan 10 volt al gauw einde transistor.....
Vanwege Pd = Ic * Vce van max. 625 mW.

Vraag 1 lijkt me of de stroom door het 'lampje' geregeld moet / kan worden door deze transistor, of door iets anders.

Een lampje is bij mij een gewoon gloeibolletje. Met de juiste voedingsspanning er op, gaat er vanzelf de juiste stroom lopen.

Gebruik je iets ander dan een gloeilamp! Een ledje bijvoorbeeld, dan gaat het helemaal mis. Dan moet je ander soort van schakeling bedenken.

Het is nu eenmaal zo elke soort lichtbron een eigen manier van werken heeft. En daar moet je in de voedende schakeling altijd rekening mee houden. Anders gaat er vanzelf rook ontsnappen.

Op 8 februari 2022 17:34:23 schreef Ex-fietser:
[...]

Een lampje is bij mij een gewoon gloeibolletje. Met de juiste voedingsspanning er op, gaat er vanzelf de juiste stroom lopen.

Een lampje is een temperatuurafhankelijke weerstand met een PTC-gedrag. Het is te simpel om het "met de juiste voedingsspanning ... gaat er vanzelf de juiste stroom lopen."

@V4lover1:

Wat ik ook weet is dat UCE laag moet zijn of de transistor krijgt het warm.

Enig idee waarom? Het is best wel belangrijk!

Dat is toch wel gemakkelijk: niet in verzadiging is UCE (Vce) vermenigvuldigd met de collectorstroom de dissipatie van de transistor. En dat mag niet lang boven de maximale toegestane waarde zijn.

Op 8 februari 2022 17:23:01 schreef Ex-fietser:
Bij jouw schakeling om een lampje te laten branden is het verhaal eenvoudig. Daar moet je gewoon zorgen dat er voldoende basistroom gaat lopen om de transistor helemaal open te sturen. Als je 20mA nodig hebt kun je met de slechtste hfe waarde gaan rekenen. En dat omdat het lampje bepaald hoeveel stroom er maximaal gaat lopen. En als de hfe nu ineens 500 in plaats van 100 is loopt er gewoon vijf keer minder basis stroom.

Dat dik onderstreepte is niet waar. Als je lampje 380mA nodig heeft en je kiest als basisstroom 20mA, dan heb je een minimale versterkingsfactor van 19 nodig. Is de versterkingsfactor 500, dan wordt de basisstroom niet 380/500mA = 0,76 mA maar blijft gewoon 20 mA.

Op 8 februari 2022 17:03:10 schreef KlaasZ:
[...]Bij een transistor die in verzadiging wordt gestuurd is de Vce veel lager, 0,2V.

Volgens bijgeleverde specificatie is de Vce(sat) 0,7V bij Ic = 500 mA en Ib = 50 mA. Wat de waarde is bij een Ic van 380 mA en Ib van 20 mA is mij onbekend. Figuur 4 geeft overigens gunstigere Vce waarden

Hfe is relevant bij analoog gebruik van een transistor.

En natuurlijk ook bij digitaal gebruik...
Zonder Hfe kun je niet berekenen hoeveel stroom er nodig is om een bepaalde transistor in saturatie te sturen...

Volgens bijgeleverde specificatie is de Vce(sat) 0,7V bij Ic = 500 mA en Ib = 50 mA.

Nee dat staat er niet. Er staat enkel dat het dat maximaal kan zijn, maar onder welke condities zoals bv temperatuur staat er niet bij. In figuur 4 staat er netjes bij dat het om een temperatuur van 25°C gaat.

Wel kan je eruit afleiden dat je de basisstroom zelfs 50mA mag maken.

Op 8 februari 2022 17:23:01 schreef Ex-fietser:

[...]

Enig idee waarom? Het is best wel belangrijk!

Voor de warmte hé.
P = U X I
Hoe hoger Vce bij een bepaalde stroom hoe hoger het vermogen en de warmte wordt in de transistor.

Bedankt iedereen voor de input.
Het is me al heel wat duidelijker geworden.