¿Qué hace el BJT (PNP) con C-E en cortocircuito?

Question

Estaba hojeando el Hoja de datos de TI para un LM78L05 y me fijé en este esquema de aplicación:

Observa cómo Q2 tiene su colector y emisor en cortocircuito. No puedo decir que haya visto eso antes y la búsqueda no ha encontrado nada.

¿Qué papel desempeñaría la Q2 en esa configuración?

Sospecho que se trata de un diodo, pero no entiendo por qué un diodo normal no funcionaría mejor y sería mucho más barato. El Ficha técnica del 2N4033 lo describe como un transistor RF planar de silicio PNP de uso general.

Answer 1

Desde el 1980 National Semiconductor Linear Regulator Handbook La sección 7.1.3 tiene un High Current Regulator with Short Circuit Limit During Output Shorts en una disposición idéntica, pero siendo Q2 un simple diodo D.

Este circuito de refuerzo de corriente aprovecha las características internas de limitación de corriente del regulador para proporcionar también protección contra la corriente de cortocircuito para el amplificador. El regulador y el \$Q1\$ comparten la corriente de carga en la proporción establecida entre \$R2\$ y \$R1\$ si \$V_d = V_{be}(Q1)\$

\$I1 = \dfrac{R2}{R1} \cdot I_{REG}\$

Durante los cortocircuitos de salida

\$I1(sc) = \dfrac{R2}{R1} \cdot I_{REG}(sc)\$

Si el regulador y \$Q1\$ tienen la misma resistencia térmica \$0jC\$ y el disipador de calor del transistor de paso tiene \$R2/R1\$ veces la capacidad del disipador de calor del regulador, la protección térmica (apagado) del regulador también se ampliará a \$Q1\$ . A continuación se sugieren algunos transistores.

El diferencial mínimo de tensión entre la entrada y la salida del circuito regulador se ve incrementado por la caída del diodo más la caída de Vr1.

Teniendo en cuenta que el diseño es idéntico, y que NatSemi es la fuente de los diseños, el Q2 PNP C-E en cortocircuito actuará igual. Como sugiere @Robherc, es probable que se utilice como un par emparejado, para proporcionar alguna ganancia de rendimiento en comparación con un diodo al azar que tendría un rendimiento muy diferente. Sin embargo, sospecho que las diferentes curvas de IV pueden llevar a condiciones de sobre o subcorriente, o a demasiados ciclos/oscilaciones. Por supuesto, dado que la nota de aplicación sugiere un diodo, probablemente no sea el caso.

Esta protección contra cortocircuitos se añade debido a que el uso de un transistor de paso externo evita que el interno la protección contra cortocircuitos. Podría omitirse, si no se necesita la protección contra cortocircuitos.

Answer 2

Creo que han metido la pata. Colector en cortocircuito con la base es más común, más lógico, y probablemente más preciso y más fiable. Si desconectas su colector del emisor y lo conectas a la base, obtienes un espejo de corriente o multiplicador de corriente. Busca en Google "espejo de corriente". (Sobre este tema, ignorar el artículo de Wikipedia). Verás esquemas de variaciones que utilizan dos BJT: dos NPN en el carril de 0V o -V, o dos PNP en el carril de +V. (Pero no hay muchas aplicaciones prácticas como este amplificador de potencia). El factor de escalado se decide por la relación de las dos resistencias de emisor. Pero la precisión del escalado se controla por el valor de V _BE partido. Para el mejor V _BE coinciden, los transistores deben ser del mismo tipo, y sus temperaturas deben mantenerse cerca, montándolos en el mismo disipador de calor (aunque Q1 tiene muy poca disipación). Por supuesto, un diodo simple funciona, pero la coincidencia no es tan buena. Poner el diodo simple en el disipador de calor con el transistor podría ser una mejora.

El rediseño de su circuito hace más evidente lo que ocurre. Q2 y R2 reducen el voltaje de entrada al regulador, para medir la corriente que tira (la mayor parte de la cual va a la carga). Q1 & R1 dirigen 4 veces la corriente de Q2 alrededor de el regulador a la carga. El regulador sigue regulando +5V en la carga, aunque el 80% de la corriente se suministre a través de Q1. (R3 es más sutil. Reduce la parte de Q1 de la corriente de carga cuando la corriente de carga es pequeña. El regulador también envía algo de corriente a tierra. Sin R3, el espejo de corriente multiplica también esa corriente, lo que haría que la tensión de salida superara los +5V, un desastre. Con este desequilibrio deliberado, se podría argumentar que la precisión del V _BE no es tan importante, por lo que un transistor coincidente en Q2 no es tan importante, por lo que un diodo o un transistor mal conectado no es un problema).

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Answer 3

Mi opinión es que están utilizando el transistor C-E en cortocircuito para compensar/equilibrar la tensión de offset B-E de Q1.

Aunque un diodo podría cumplir técnicamente la misma función, el uso de un transistor emparejado debe dan una respuesta más parecida.

Answer 4

Un transistor es algo así como dos diodos en paralelo cuando cortocircuitas la C y la E. He oído hablar de utilizar los NPN como diodos sólo con el NP (¿pero por qué hacer eso cuando puedes conseguir un diodo? Creo que recuerdo haber intentado esto cuando era un niño experimentando con la electrónica. Nunca los he utilizado en la configuración del esquema de la pregunta.

En esta configuración casi tienen la misma curva IV, pero el NPN no funciona igual que un diodo cuando está en el barrido negativo como lo harían dos diodos espalda con espalda. Observa que todos los nodos tienen la misma curva excepto el 2 y el 4. No puedo hablar de la configuración en el mundo real, ya que no he utilizado un transistor como este, pero hizo casi lo que pensé que haría.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Answer 5

Creo que la noción de "estructura de banda" está profundamente relacionada con una "visión de cuasipartícula" de un sistema que interactúa, incluso, uno que interactúa fuertemente. Esto significa que, aunque el excitaciones elementales del sistema (por ejemplo, electrones individuales en un metal) ya no proporcionan una descripción buena y eficaz de los estados y energías del sistema que interactúa, una versión debidamente "modificada" o "corregida" de los mismos seguiría explicando el comportamiento del sistema. Esta modificación proviene esencialmente de la interacción entre los componentes del sistema -- técnicamente, llamada "renormalización". De hecho, a priori no hay ninguna garantía de que esta imagen se mantenga, y en ciertos regímenes, se rompe (por ejemplo, la formación de un superfluido a partir de fermiones de interacción para Helio-3 ). Sin embargo, cuando se aplica la imagen de cuasipartículas, como en el caso de un "líquido de Fermi", entonces eso implica que se puede hacer una buena descripción del sistema que interactúa en términos de algunas "partículas efectivas" que son débilmente que interactúan entre sí; en el nivel más bajo de aproximación (despreciando su interacción débil), estas cuasi-partículas comprenden un sin interacción sistema de cuasipartículas para el que se puede encontrar una estructura de banda. De hecho, la naturaleza de tales partículas renormalizadas depende fundamentalmente de la interacción en el sistema original.