He buscado en internet, pero hay muchos consejos contradictorios sobre cómo encontrar el valor del resistor necesario entre la base del transistor y el microcontrolador. En este momento, estoy completamente perdido.
El microcontrolador que estoy usando es la placa de desarrollo huzzah ESP8266 de adafruit, y los transistores son TIP41C.
Aquí tienes el esquema:
Primero debe determinar cuál es la corriente máxima del colector que el transistor debe soportar cuando está encendido.
Divida esta corriente del colector por la ganancia del transistor para obtener la corriente de base mínima requerida. La ganancia de un BJT varía con el punto de operación, por lo que debe mirar detenidamente la hoja de datos para ver qué valor de ganancia puede asumir en su corriente máxima del colector.
Una vez que conozca la corriente de base mínima requerida, es simplemente cuestión de la ley de Ohm para encontrar la resistencia de base. La unión B-E del transistor parece un diodo para el circuito de conducción. Suponga que caerá alrededor de 700 mV cuando la corriente de base esté fluyendo. Reste eso del nivel lógico alto para encontrar el voltaje a través del resistor de base. Por la ley de Ohm, la resistencia es el voltaje dividido por la corriente.
Recuerde que este cálculo se basó en la corriente de base mínima requerida. Eso significa que el resultado es la resistencia base máxima permitida. Por lo general, es bueno redondear hacia abajo la resistencia uno o dos valores estándar para dejar un margen.
Ahora que ha elegido una resistencia de base, retroceda para encontrar la corriente de base real y asegúrese de que la salida digital pueda entregarla. Si no, ese transistor en ese circuito no funcionará.
Dicho todo esto, ¿por qué no usar un FET? Parece que solo necesita cambiar 12 V. Parece que el IRLML2502, por ejemplo, funcionaría muy bien aquí. Entonces no necesitaría un resistor de base en absoluto. La caída de tensión en estado activado también será más baja.
@Vin: No, no lo necesitas. En aplicaciones de conmutación de alta velocidad a veces se requieren unos pocos ohmios de resistencia en la compuerta. Cualquier salida digital normal simplemente no tiene la capacidad de conducción para causar el problema que resolvería una resistencia en la compuerta.
@Olin Creo que no puedo usar un mosfet debido a que el esp8266 es de 3.3V - no podría encender completamente el mosfet. Simplemente parece más fácil usar transistores.
Un transistor NPN es un amplificador de corriente, permite que la corriente fluya entre el colector y el emisor que es hFe veces mayor que la corriente que fluye de la base al emisor. Esto te permite controlar la corriente a través del colector controlando la corriente que fluye a través de la base.
Si deseas usar un transistor NPN como amplificador de corriente, la corriente de base Ib que necesitas es la corriente de colector Ic dividida por hFe del transistor encontrado en la hoja de datos, entonces
$$I_b=\frac{I_c}{h_{Fe}}$$
Si el transistor se usa como un amplificador de corriente, no podrá llevar la tensión completamente a tierra, para lograrlo debes estar en la región de operación del transistor donde permites suficiente corriente para permitir que el transistor se encienda completamente. La forma de hacerlo es aumentar la corriente de base por un factor de 5, por lo que la ecuación para usar un transistor bjt como un interruptor se convierte en
$$I_b=\frac{5I_c}{h_{Fe}}$$
Ahora conoces la corriente de base necesaria si conoces la corriente que necesitas encender a través de la ruta colector-emisor.
Ahora puedes calcular la resistencia necesaria si conoces el voltaje de suministro, es
$$R_b = \frac{V_{cc}-V_d}{I_b}$$
donde Vcc es el voltaje de suministro y Vd es el voltaje del diodo base típicamente \$V_d=0.66V\$.
En conclusión
$$R_b = \frac{h_{Fe}(V_{cc}-V_d)}{5I_c}$$
La escala por un factor de 5 es solo una regla general pero siempre puedes analizar desde la hoja de datos cuánta corriente necesitas a través de la base para encenderlo.
Si esos son tus valores, por ejemplo 12v, 30gg, 300mA... bueno entonces sí funcionaría. pero realmente estás suministrando al mcu con 12v? y el valor del resistor de 228ohm no suena muy lejano cuando consideras que estás cambiando 300mA con un transistor que tiene un hFe de solo 30, lo cual es muy bajo, algo más de lo que me preocuparía es 12v/228ohm=53mA eso es bastante corriente para estar sacando de una salida del mcu
Lamentablemente, tu respuesta está funcionando al revés hacia un Ib que puede no estar disponible, ya que no está aquí. Sería bueno reestructurar tu respuesta para primero calcular el hFE requerido a partir del Ic requerido e Ib disponible, luego buscar hFE(min) en la hoja de datos, y luego mostrar el Ic máximo disponible si hFE(min) no es suficiente. (¡Si no estuviera usando un teclado de teléfono, habría publicado una respuesta así :-) )
Me arriesgaré a salir del tema - cambia tus NPNs, usa un par darlington o utiliza N-MOSes.
TIP41C tiene una ganancia mínima de 15. Las tiras LED de baja potencia son de 4.8W por metro - eso equivale a 400mA. Por otro lado, el ESP8266 tiene un máximo de corriente GPIO de 12mA. Si haces los cálculos 12mA/(400mA/15/3) obtienes una longitud máxima de 1.35 metros.
Tomé valores extremos - en la vida real debería funcionar con aproximadamente 2 a 2.5 metros de tira LED, pero eso es todo.
Respecto a tu pregunta actual - ya tienes dos buenas respuestas, así que no las voy a repetir.
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¿Podrías indicarme dónde se encuentra esta información contradictoria?
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¿Cuál es la corriente máxima que cada transistor debe ser capaz de conducir? ¿Cuál es el voltaje lógico alto que sale de la parte digital? ¿Cuánta corriente puede proporcionar cada salida digital? ¿Realmente 12 V es el máximo que los transistores deben cambiar? Especialmente si la corriente de esta tira de LED es razonablemente alta, ¿por qué no la solución más obvia de usar MOSFET de canal N en lugar de transistores NPN?