Elegir el transistor adecuado para un circuito de conmutación

Question

Quiero controlar un altavoz sirena (tiene un driver incorporado) con un Arduino.

La sirena necesita 12 V y consume unos 480 mA. El pin de salida del Arduino es de 5V y puede alimentar 40mA como máximo.

Me gustaría utilizar un transistor para encender y apagar la sirena. ¿Es ésta una buena aplicación para un transistor? Preferiría no tener que usar un relé o un SSR porque no tengo ninguno a mano.

Basado en esos números he calculado mi resistencia de carga (sirena) a ser de 25 ohmios utilizando la ley de Ohms, R = E / I. (Estoy usando amperios, voltios y ohmios como unidades)

$$\frac{12V}{0.48A} = 25 \Omega$$

He encontrado varios cálculos para determinar qué tipo de transistor necesito y no estoy muy seguro de cuál es el mejor. Uno de ellos es el siguiente

$$h_{FE(minimum)} = 5 \times \frac{Load\;Current}{Arduino\;Pin\;Max\;Current}$$

Lo que me da un mínimo \$h_{FE}\$ de 60.

$$5 \times \frac{0.48}{0.04} = 60$$

Aquí es donde me confundo un poco. Tengo unos cuantos transistores y sus hojas de datos, pero no sé muy bien cómo leerlos. He leído muchos recursos y ahora estoy igual de confundido que antes.

Sé que probablemente debería utilizar un transistor NPN, pero ¿importaría si utilizara un PNP en su lugar? ¿Se aplican los mismos cálculos? Entiendo que el circuito cambia, activo alto en lugar de activo bajo, pero ¿hay algún inconveniente en PNP sobre NPN?

Los NPN que tengo son PN2222A , BC337 , BC547B y un BC517 Darlington .

Los PNP que tengo son PN2907 , BC327 y un BC516 Darlington .

¿Qué debo hacer para elegir el transistor adecuado? No quiero sobrecargar el transistor.

Answer 1

A la hora de elegir el transistor para este trabajo, primero eliminaré los transistores PNP. Son un poco más complicados de usar en tu caso. Como has dicho, para un transistor PNP, activo alto se convierte en activo bajo, lo que significa que el transistor se encenderá cuando apliques 0V desde tu Arduino, pero no se apagará cuando apliques 5V desde el Arduino. Tendrás que aplicar 12V a la base del transistor PNP para que se apague (VEB = 0).

Dejando de lado los PNP, mirando los NPN que tiene disponibles, sólo el BC547B (Ic = 100mA) no podría manejar la corriente de 480mA que necesita tu sirena. De los 3 transistores restantes, yo elegiría el que puede manejar la mayor corriente, sólo para estar en el lado seguro. Ese sería el BC517 Darlington que puede manejar un máximo de 1,2 A, más que suficiente para su sirena.

Sólo que ahora tendrás que preocuparte de la ganancia del BC517. Pero, como el BC517 es un transistor darlington, tiene una ganancia enorme (hFE = 30.000), así que puedes encender fácilmente el transistor con una corriente de base muy pequeña. Si eliges conducir la base del transistor con una resistencia de 1 Kohm, tendrás una corriente de base de 3,6 mA, que es suficiente para tus propósitos.

Así que el ganador sería el BC517 .