¿Para qué sirve la resistencia R41 (base a emisor) en el circuito de relé de transistor?

Question

Estoy controlando el relé desde el arduino, utilizando el siguiente circuito.

Quiero entender cuál es el uso de R41 (resistencia de base a emisor).

¿Es necesario para la terminación de la base?

¿Cómo se calcula su valor?

Answer 1

Evita que las fugas a través del optoaislador enciendan parcialmente el transistor.

Encuentra la máxima fuga del opto (normalmente se producirá a la máxima temperatura de unión prevista) y calcula la resistencia para que no caiga más de algo así como 0,4V. A continuación, vuelve a asegurarte de que no está acaparando demasiada corriente de base en el peor caso (bajo) de CTE, etc.

Ese optoelectrónico en particular tiene una fuga típica de 1uA a Tj=100'C, por lo que es posible que desee permitir 3-10uA en el peor de los casos.

No puedo leer los valores allí muy bien, pero típicamente R3 y R41 sobre el mismo valor funciona, y si eso es realmente 115K, parece camino demasiado alto para accionar un relé de forma fiable, especialmente teniendo en cuenta la relativamente escasa ganancia garantizada del MMBT2222.

Answer 2

La corriente oscura de colector-emisor para el optoeléctrico EL3H7 se da como máximo 100 nA y esto no será suficiente para activar el BJT y encender el relé, pero nunca se puede descartar que las corrientes de fuga a través del optoeléctrico desde el lado accionado tengan pequeños efectos, por lo que probablemente es una buena idea tener esta resistencia sólo para actuar como un débil pull-down.

Por lo tanto, como un débil pull-down un valor de 10 kohm a 100 kohm no hará mucho daño y podría ahorrar un poco de rascarse la cabeza si el relé se dispara falsamente si la resistencia no está allí.

Answer 3

Mejora el margen de ruido de Q1. Hay algunos módulos de relé sin esta resistencia y muchas quejas sobre falsos disparos aleatorios como aquí .

Su valor no es crítico, lo suficientemente bajo para tener un mejor margen de ruido pero lo suficientemente alto para dejar a Q1 una buena corriente de base.

La corriente de base se puede aproximar como la diferencia entre la corriente a través de R3 y la corriente a través de R41 considerando Q1 Vbe ~= 0.8V

Ir3 ~= Vcc/R3 = 24V/115kohm = 0,2 mA

Para estimar la corriente de base mínima requerida utilizamos la corriente de la bobina/colector que es inferior a 17mA para un relé G5LE y el factor de amplificación Q1 que es de 50 en el peor de los casos para el MMBT2222, por lo que la corriente de base mínima debería ser de 17mA/50 = 0,34mA

Ahora leva a ver que quien diseñó esto tomó una amplificación del Q1 de 17mA/0.2mA = 85 lo cual no es seguro.

Solo para ejemplificar tomemos una amplificación de corriente de 150 mínimo del Q1. Eso lleva a una corriente de base del Q1 de 17mA/150 = 0,11mA mínimo. La diferencia de 0,089mA hasta 0,2 mA puede pasar por R41.

Con un Vbe de 0,8V el resultado es R41 >= 0,8V/0,089mA = 8,9kohm

Actualizar para mostrar un ejemplo con un valor máximo de R41.

Si hay una corriente de fuga desde la salida del opto, Iopto, esto se traducirá en una corriente permanente a través de Q1 que puede dañar Q1 o mantener el estado ON del relé que requiere una corriente mucho menor que la nominal.

El peor caso del colector Q1 I es Iopto * factor de amplificación máximo de Q1

Para una corriente de lectura de 100nA y una beta máxima = 300 Ic será de 30uA

Para este relé la corriente de "liberación obligatoria" está especificada en un 10% , 1,7mA , mucho más alta que los 30uA anteriores.

La potencia disipada en Q1 debido a la corriente de fuga es de 30uA*24V = 0,72mW, también en los parámetros de Q1.

Para asegurarnos de que Q1 está cerrado necesitamos una tensión inferior a 0,5V en la base. Con una corriente de 100nA eso lleva a 0,5V/100nA = 5Gohm valor máximo.

Obviamente, aquí no vamos a llegar tan alto para R41, era sólo un ejemplo teórico.