How to make NPN transistor work as a switch (CLASS 46.1)

Summary

En este video, aprenderás a elegir un transistor adecuado para controlar una lámpara halógena de 12V y 10W usando una señal digital, como la de un Arduino o Raspberry Pi. El tutorial cubre el cálculo de la resistencia de la lámpara, la selección de un transistor que soporte al menos 2A, y cómo elegir los valores correctos de resistores para asegurar que el transistor funcione correctamente como un interruptor. Se explica cómo la simulación puede optimizar el diseño y garantizar que el circuito opere de manera segura, cerrando con la verificación práctica del diseño final.

Takeaways

• 😀 Es importante elegir un transistor adecuado para controlar una carga, como una lámpara halógena de 12V y 10W, usando una señal digital.
• 😀 Para calcular la resistencia de una carga, se utiliza la fórmula: Resistencia = Voltaje^2 / Potencia. En este caso, 12V^2 / 10W da un valor de 14.4 ohmios.
• 😀 La corriente necesaria para alimentar la lámpara se calcula dividiendo la potencia (10W) entre el voltaje (12V), obteniendo una corriente de aproximadamente 0.83A.
• 😀 El transistor debe ser capaz de soportar la corriente que circula por la carga, por lo que se recomienda elegir un transistor con una corriente de colector de al menos 2A para asegurar un funcionamiento seguro.
• 😀 La elección del transistor también debe considerar su voltaje de colector-emisor, que en este caso debe ser al menos de 12V para manejar el voltaje de la lámpara.
• 😀 Se selecciona un transistor 2N237, que soporta hasta 80V en su colector-emisor, lo que es adecuado para este circuito.
• 😀 Es crucial entender los valores de las características del transistor, como la ganancia estática de corriente (β), para dimensionar adecuadamente los componentes del circuito.
• 😀 Para que el transistor funcione correctamente como interruptor, se debe utilizar una red de resistores (R1 y R2) para ajustar la base del transistor y garantizar que se corte o sature adecuadamente.
• 😀 El divisor de voltaje formado por los resistores R1 y R2 permite que el transistor se apague a 0.8V y se encienda a 5V, cumpliendo con los niveles de lógica TTL.
• 😀 El diseño debe verificarse primero mediante cálculos aproximados, luego simulaciones en un software y finalmente pruebas físicas con los componentes reales para garantizar el correcto funcionamiento del circuito.

Q & A

¿Cómo se elige un transistor para controlar una lámpara de 12V y 10W?

Se debe elegir un transistor con una corriente de colector adecuada, en este caso de al menos 2 amperios, para que pueda manejar la corriente que circula por la lámpara sin problemas. Además, debe soportar una tensión de colector-emisor de al menos 12V, y lo ideal es elegir uno con una capacidad de voltaje más alta, como 30V o 40V.

¿Cómo se calcula la resistencia de una lámpara de 12V y 10W?

La resistencia se calcula usando la fórmula R = V² / P, donde V es el voltaje (12V) y P es la potencia (10W). Esto da como resultado una resistencia de aproximadamente 14.4 ohmios.

¿Qué corriente circula por la lámpara de 12V y 10W?

La corriente que circula por la lámpara se calcula usando la fórmula I = P / V, donde P es la potencia (10W) y V es el voltaje (12V). Esto da como resultado una corriente de aproximadamente 0.83 amperios.

¿Por qué se elige un transistor de 2 amperios para controlar la lámpara?

Se elige un transistor con un valor de corriente de colector de 2 amperios para asegurar que pueda manejar la corriente de 0.83 amperios que requiere la lámpara, sin llegar a su límite máximo y funcionando de manera cómoda.

¿Qué parámetros se deben considerar al elegir un transistor para controlar una carga?

Es importante verificar la corriente máxima que soporta el transistor, el voltaje de colector-emisor en corte (al menos el voltaje de la carga, en este caso 12V), y la ganancia estática de corriente (beta), entre otros parámetros.

¿Cómo se utiliza la lógica digital para controlar el transistor?

El transistor se controla con una señal digital, como la que puede proporcionar un Arduino o Raspberry Pi, utilizando niveles lógicos TTL. Para ello, se debe ajustar la base del transistor con resistores para que el transistor se encienda (saturación) cuando se aplique un voltaje alto y se apague (corte) cuando el voltaje es bajo.

¿Qué función tienen los resistores R1 y R2 en el circuito?

Los resistores R1 y R2 forman un divisor de voltaje que permite controlar el voltaje aplicado a la base del transistor. Esto garantiza que el transistor se apague con un voltaje bajo (aproximadamente 0.8V) y se encienda con un voltaje alto (aproximadamente 5V).

¿Qué sucede si el valor de la resistencia de la base (R_B) es muy alto?

Si la resistencia de la base es demasiado alta, el transistor no alcanzará la saturación, y por lo tanto, no permitirá que la corriente pase a través de la carga de manera eficiente. La corriente de base será insuficiente para que el transistor conduzca correctamente.

¿Cómo se determina el valor de la resistencia R_B?

El valor de la resistencia R_B se determina mediante cálculos que toman en cuenta el voltaje de control aplicado a la base, el voltaje de umbral entre base y emisor, la corriente de colector máxima y la ganancia estática de corriente del transistor (beta).

¿Qué importancia tiene la ganancia de corriente (beta) en el funcionamiento del transistor?

La ganancia de corriente (beta) es crucial porque determina cuánta corriente de colector puede ser controlada por la corriente de base. En este caso, se necesita una beta de al menos 25 para asegurar que el transistor pueda manejar la corriente de colector deseada en saturación.