Los BJT tienden a la amplificación (la Ic aumenta con Ib) o a la conmutación (la Ic está encendida o apagada). Los transistores de amplificación tienen una buena linealidad de ganancia, pero la ganancia de CC es moderada, y el tiempo de conmutación y Vce(sat) pueden no ser muy bajos (por ejemplo, el 2n5550). Los transistores de conmutación tienen un tiempo de conmutación muy rápido, una alta ganancia de CC y una Vce(sat) baja, pero la linealidad de la ganancia no es muy importante (p. ej. MMBT4401 . Luego hay transistores de uso general que son intermedios para ambos tipos de funcionamiento (por ejemplo 2n3904 ).
Por desgracia, ninguno de estos tres BJT de ejemplo es adecuado para el propósito del circuito especificado, por una multitud de razones:
- Para el accionamiento de la carga representada por el motor especificado, una corriente nominal sostenida de 240 mA (
12 V / 50 Ohm DC resistance ) o 259 mA (de la hoja de datos). El 2n5550 manejará unos 50 mA de corriente sostenida con facilidad, con Vce(sat) alcanzando los 0,25 voltios. A mayores corrientes continuas, el calentamiento se convierte en un problema: Tenga en cuenta el valores de reducción de potencia para la disipación del dispositivo por encima de los 25 grados C.
- Incluso si queremos manejar 259 mA, el transistor necesitaría mucha corriente de base, dependiendo de la característica de ganancia de CC del peor caso del transistor elegido. Más de 20 mA normalmente para los ejemplos mencionados anteriormente, para conducir 250 mA Ic. El anémico salidas de la Raspberry Pi simplemente no están diseñados para ese tipo de abuso. Uno dudaría en dibujar más de corriente de un solo dígito desde su GPIO Si es que lo es.
- Un transistor de conmutación de corriente moderada de alta ganancia como NTE2503 podría servir al propósito, con su 800 ganancia mínima de CC y 700 mA de corriente continua.
- Un par Darlington podría parecer otra buena alternativa, pero los pares Darlington tienen una mayor caída de voltaje entre el colector y el emisor, ya que tienen dos conjuntos de potenciales NPN (o PNP) en la trayectoria de la corriente. Esto significa que se genera más calor cuando pasa la corriente, por lo que se necesitan paquetes más grandes y/o disipadores de calor y refrigeración.
Esto deja a un MOSFET como una excelente alternativa. Por ejemplo, el económico IRLML2502 El MOSFET de tipo N en modo de mejora conducirá muy cómodamente más de 2 amperios con una tensión de puerta de 2,8 voltios, y no se sentirá caliente al tacto a 259 mA I d . Se necesita una corriente de accionamiento de puerta insignificante, excepto durante la conmutación, y esta corriente de puerta puede limitarse a un par de mA utilizando una resistencia de puerta, si no se requiere una conmutación muy rápida.
Si el motor va a ser accionado con PWM, entonces un controlador de puerta podría usarse como una etapa intermedia para conducir la puerta del MOSFET, ya sea una solución discreta usando uno de esos BJTs 2n5550 que ya tienes y que no necesitarás, o usando un IC controlador de puerta si se pretenden frecuencias PWM verdaderamente estupendas.
(El diagrama anterior muestra sólo una fase conectada, pero en realidad tengo 4)
