El BJT S8050 tiene una capacidad nominal de 700 mA, pero se calienta mucho al alimentar un ventilador de PC de 12 voltios y 700 mA.

Question

Estoy trabajando en un proyecto que requiere un motor de corriente continua, así que rescaté un ventilador de PC de un ordenador viejo. El modelo es AVC DS08025R12U. Necesita 12 voltios para alcanzar su velocidad máxima y consume 700 miliamperios. Estoy planeando alimentar el motor con un bloque de alimentación de 12 voltios y 3 amperios, que también ayudará a alimentar un microcontrolador Arduino y un módulo de alimentación de protoboard. Estoy planeando cambiar la velocidad del motor con una señal PWM desde el Arduino, pero sólo para probar, he creado el circuito simple que se puede encontrar en el sitio web sparkFun. En lugar de hacer un código simple, sólo estoy conectando un cable a tierra o 5V manualmente. También he quitado el Arduino del circuito. Aquí está un esquema -

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

En lugar de alimentar la protoboard con el Arduino, utilicé un módulo de alimentación de protoboard Elegoo.

Tengo un cable que va directamente de la toma de CC (12 voltios, 3 amperios) al colector de un transistor de unión bipolar NPN S8050, que, según la hoja de datos, es capaz de manejar 12 voltios y 700 miliamperios. Aunque el bloque de alimentación suministra 3 amperios, el ventilador sólo consume 700 miliamperios, que es la cantidad máxima de amperios que puede soportar el BJT. Después de comprobarlo con un multímetro, sólo consume un poco más de 500 miliamperios, lo que no debería ser demasiado para ese transistor. La hoja de datos para el S8050 NPN BJT está aquí - http://electronics.se-ed.com/magic/s8050.pdf

¿El problema potencial está en el circuito físico? ¿Estoy leyendo mal la hoja de datos? ¿Es normal?

Además, por alguna razón, cuando uso 5 voltios para encender y apagar el transistor, el ventilador no gira muy rápido. Sólo cuando conecto el cable puente conectado a la base del BJT a 12 voltios alcanza la velocidad máxima, en cuyo caso el BJT se calienta mucho más rápido.

¡Muchas gracias!

Answer 1

Por tu descripción parece que estás haciendo "conmutación por el lado alto", así:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

¡ESTO NO ES LO QUE QUIERES!
Porque, como has descubierto "el ventilador no gira muy rápido", esta configuración nunca entregará los 12V completos a tu ventilador.
No importa si el Arduino está ahí o si sólo estás tirando de ese pin manualmente hasta 5V.
En esta configuración, el ventilador nunca recibirá más de 4,3 V (5 V - 0,7 V V _sea ), y los 7,7 V restantes caen a través del transistor (lo que provoca su calentamiento, como también has descubierto).
La tensión en el emisor del transistor NPN nunca puede ser superior a la tensión que se aplica a su base (menos los 0,7 V típicos). _sea ).

Reorganizar el circuito para realizar la "conmutación en el lado bajo" mejorará drásticamente las cosas:

simular este circuito

En esta configuración con el emisor conectado a masa, la aplicación de 5V a la resistencia de base (no directamente a la base) hace que el transistor se encienda "fuerte", bajando su colector a aproximadamente 1V, lo que significa que tu ventilador recibe ahora 11V - mucho mejor que antes.

Aunque se trata de una mejora significativa, sigue siendo un poco menos que ideal.
La baja ganancia de corriente (probablemente alrededor de 40) significa que tu pobre Arduino tendrá que suministrar alrededor de 15-20mA para accionar el transistor (y tendrías que reducir el valor de la resistencia a 220R o menos).

Sustituyendo tu BJT NPN S8050 por un pequeño MOSFET de nivel lógico de canal N (también en la configuración de lado bajo) deberías obtener una mejora aún mayor.
Puedes prescindir de la resistencia y conectar la puerta del N-FET directamente a tu Arduino sin preocuparte de que el Arduino tenga que suministrar corriente, porque el N-FET no necesita ninguna. * _{simplificación}
Si eliges el N-FET adecuado, también estarás más cerca de suministrar los 12 V completos de tu fuente de alimentación a tu ventilador.

Answer 2

El BJT S8050 tiene una capacidad nominal de 700 mA, pero se calienta mucho al alimentar un ventilador de PC de 12 voltios y 700 mA.

los transistores no se calientan sólo por la corriente. se calientan por la potencia disipada. calcula la potencia disipada en tu caso y comprueba la resistencia térmica en la hoja de datos del dispositivo y verás cuánto aumenta la temperatura -> cuánto se calentará el dispositivo.

edit: en tu caso particular, estás usando el transistor como un amplificador de corriente (aka dispositivo lineal) -> disipará mucho calor y puede que no entregue suficiente potencia a la carga - el voltaje de salida es el voltaje lógico alto - 0.7v.

reconfigurarlo como un interruptor en su lugar.

Answer 3

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Yo diseñaría mi controlador de ventilador de esta manera. TO-92 BJT se utilizan normalmente para aplicaciones de baja corriente, no se prefieren para aplicaciones de motor de accionamiento.

Answer 4

Con tu circuito original, el ventilador solo ve 5-Vbe(~0.7V) Voltios. Por eso no gira muy rápido. También usa otro transistor. Los de un TO92 no son capaces de funcionar con cargas pesadas.