- Pasangan Transistor Darlington dan Konfigurasinya:
- Perhitungan Keuntungan Arus Pasangan Transistor Darlington:
- Contoh Transistor Darlington:
- Aplikasi Transistor Darlington:
- Apa itu Transistor Darlington Identik?
- IC Transistor Darlington:
- Mengganti Motor menggunakan IC ULN2003:
Transistor Darlington ditemukan pada tahun 1953, oleh seorang insinyur dan penemu kelistrikan AS, Sidney Darlington.
Transistor Darlington menggunakan dua transistor BJT (Bi-polar junction transistor) standar yang dihubungkan bersama. Transistor Darlington terhubung dalam konfigurasi dimana salah satu emitor transistor memberikan arus bias ke basis transistor lain.
Pasangan Transistor Darlington dan Konfigurasinya:
Jika kita melihat simbol Transistor Darlington, kita dapat dengan jelas melihat bagaimana dua transistor terhubung. Pada gambar di bawah ini, dua jenis transistor Darlington ditampilkan. Di sisi kiri adalah NPN Darlington dan di sisi lain adalah PNP Darlington. Kita dapat melihat NPN Darlington terdiri dari dua transistor NPN, dan PNP Darlington terdiri dari dua transistor PNP. Emitor transistor pertama terhubung langsung melintasi basis transistor lain, juga kolektor kedua transistor dihubungkan bersama. Konfigurasi ini digunakan untuk transistor NPN dan PNP Darlington. Dalam konfigurasi ini, pasangan atau transistor Darlington menghasilkan penguatan yang jauh lebih tinggi dan kemampuan amplifikasi yang besar.
Transistor BJT normal (NPN atau PNP) dapat beroperasi antara dua kondisi, ON dan OFF. Kita perlu menyediakan arus ke basis yang mengontrol arus kolektor. Ketika kami memberikan arus yang cukup ke basis, BJT masuk dalam mode saturasi dan arus mengalir dari kolektor ke emitor. Arus kolektor ini berbanding lurus dengan arus basis. Rasio arus basis dan arus kolektor disebut penguatan arus transistor yang dilambangkan sebagai Beta (β). Dalam transistor BJT tipikal, penguatan arus terbatas tergantung pada spesifikasi transistor. Tetapi dalam beberapa kasus, aplikasi membutuhkan lebih banyak penguatan arus yang tidak dapat disediakan oleh transistor BJT tunggal. ItuPasangan Darlington sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan penguatan arus tinggi.
Konfigurasi Silang:
Namun, konfigurasi yang ditunjukkan pada gambar di atas, menggunakan dua PNP atau dua NPN, ada konfigurasi Darlington lainnya atau konfigurasi silang juga tersedia, di mana PNP digunakan dengan NPN, atau NPN digunakan dengan PNP. Jenis konfigurasi silang ini disebut sebagai konfigurasi pasangan Sziklai Darlington atau konfigurasi Push-Pull.
Pada gambar di atas, pasangan Sziklai Darlington ditampilkan. Konfigurasi ini menghasilkan lebih sedikit panas dan memiliki kelebihan dalam hal waktu respons. Kami akan membahasnya nanti. Ini digunakan untuk penguat kelas AB atau di mana topologi Dorong-Tarik diperlukan.
Berikut beberapa proyek tempat kami menggunakan Darlington Transistors:
- Menghasilkan Nada dengan Mengetuk Jari menggunakan Arduino
- Rangkaian Detektor Kebohongan Sederhana menggunakan Transistor
- Sirkuit Pemancar IR Jarak Jauh
- Robot Line Follower menggunakan Arduino
Perhitungan Keuntungan Arus Pasangan Transistor Darlington:
Pada gambar di bawah ini kita dapat melihat dua transistor PNP atau dua transistor NPN dihubungkan bersama.
Keuntungan keseluruhan saat ini dari pasangan Darlington akan menjadi-
Keuntungan arus (hFE) = Keuntungan transistor pertama (hFE 1) * Keuntungan transistor kedua (hFE 2)
Pada gambar di atas, dua transistor NPN membuat konfigurasi NPN Darlington. Dua transistor NPN T1 dan T2 dihubungkan bersama dalam urutan di mana, kolektor T1 dan T2 terhubung. T1 transistor pertama menyediakan arus basis yang diperlukan (IB2) ke basis transistor kedua T2. Jadi, arus basis IB1, yang mengendalikan T1 mengendalikan aliran arus pada basis T2.
Jadi, keuntungan arus total (β) tercapai, ketika arus kolektor tercapai
β * IB sebagai hFE = fFE 1 * hFE 2
Karena dua kolektor transistor dihubungkan bersama, arus Kolektor Total (IC) = IC1 + IC2
Sekarang seperti dibahas di atas, kita mendapatkan arus Kolektor β * IB 1
Dalam situasi ini, keuntungan saat ini adalah satu atau lebih besar dari satu.
Mari kita lihat bagaimana gain arus adalah perkalian dari gain arus dua transistor.
IB2 dikendalikan oleh arus emitor T1, yaitu IE1. IE1 terhubung langsung ke T2. Jadi, IB2 dan IE1 sama.
IB2 = IE1.
Kita dapat mengubah hubungan ini lebih jauh
IC 1 + IB 1
Mengubah IC1 seperti yang kita lakukan sebelumnya, kita dapatkan
β 1 IB 1 + IB 1 IB 1 (β 1 + 1)
Sekarang seperti sebelumnya, kita telah melihatnya
IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 2 As, IB2 atau IE2 = IB1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 β 1 + β 2 IB 1 IC = { β 1 + (β 1 + β 2) + β 2 }
Jadi, IC arus kolektor total adalah gain kombinasional dari gain transistor individu.
Contoh Transistor Darlington:
Sebuah 60W beban dengan 15V kebutuhan tegangan input harus diaktifkan menggunakan dua transistor NPN, menciptakan sepasang Darlington. Keuntungan transistor pertama akan menjadi 30 dan keuntungan transistor kedua akan menjadi 95. Kami akan menghitung arus basis untuk mengalihkan beban.
Seperti kita ketahui, saat beban dinyalakan, arus kolektor akan menjadi arus beban. Sesuai hukum daya, arus kolektor (IC) atau arus Beban (IL) akan menjadi
I L = I C = Daya / Tegangan = 60/15 = 4Amps
Karena penguatan arus basis untuk transistor pertama adalah 30 dan untuk transistor kedua menjadi 95 (β1 = 30 dan β2 = 95) kita dapat menghitung arus basis dengan persamaan berikut -
Jadi, jika kita menerapkan arus 1,3mA pada basis transistor pertama, Beban akan beralih ke " ON " dan jika kita menerapkan arus 0 mA atau membumikan basis, beban akan dimatikan " OFF ".
Aplikasi Transistor Darlington:
Penerapan transistor Darlington sama dengan Transistor BJT biasa.
Pada gambar di atas transistor NPN Darlington digunakan untuk mengalihkan beban. Beban bisa apa saja dari beban Induktif atau Resistif. Resistor Basis R1 memberikan arus Basis ke transistor NPN Darlington. Resistor R2 untuk membatasi arus ke beban. Ini berlaku untuk beban tertentu yang membutuhkan pembatasan arus dalam operasi yang stabil. Sebagai contoh menunjukkan bahwa arus basis yang dibutuhkan sangat rendah, itu dapat dialihkan dari mikrokontroler atau unit logika digital dengan mudah. Tetapi ketika pasangan Darlington berada di wilayah jenuh atau sepenuhnya pada kondisi, ada penurunan tegangan di basis dan emitor. Ini adalah kerugian utama bagi pasangan Darlington. Penurunan tegangan berkisar dari.3V hingga 1.2v. Karena penurunan tegangan ini transistor Darlington menjadi lebih panas ketika dalam mode penuh dan memasok arus ke beban. Selain itu, karena konfigurasi resistor kedua dihidupkan oleh resistor pertama, Transistor Darlington menghasilkan waktu respons yang lebih lambat. Dalam kasus seperti itu, konfigurasi Sziklai memberikan keuntungan atas waktu respons dan kinerja termal.
Transistor NPN Darlington yang populer adalah BC517.
Sesuai dengan lembar data BC517, grafik di atas memberikan penguatan arus DC BC517. Tiga kurva dari bawah ke lebih tinggi masing-masing memberikan informasi tentang suhu lingkungan. Jika kita melihat kurva suhu ambien 25 derajat, penguatan arus DC maksimum ketika arus kolektor sekitar 150mA.
Apa itu Transistor Darlington Identik?
Transistor Darlington Identik memiliki dua pasangan identik dengan spesifikasi yang sama persis dengan penguatan arus yang sama untuk masing-masing pasangan. Itu berarti gain arus transistor pertama β1 sama dengan gain arus transistor kedua β2.
Dengan menggunakan rumus arus kolektor, penguatan arus dari Transistor Identik akan menjadi-
IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 2} * IB} IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 1} * IB} β 2 = IB / IC
Keuntungan saat ini akan jauh lebih tinggi. Contoh pasangan NPN Darlington adalah TIP120, TIP121, TIP122, BC517 dan contoh pasangan PNP Darlington adalah BC516, BC878, dan TIP125.
IC Transistor Darlington:
Pasangan Darlington memungkinkan pengguna untuk menggerakkan lebih banyak aplikasi daya dengan beberapa miliamp sumber arus dari pengontrol mikro atau sumber arus rendah.
ULN2003 adalah chip yang banyak digunakan dalam elektronik yang menyediakan array Darlington arus tinggi dengan tujuh keluaran kolektor terbuka. Keluarga ULN terdiri dari ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A, tiga varian berbeda dalam beberapa pilihan paket. The ULN2003 banyak digunakan varian dalam seri ULN. Perangkat ini menyertakan dioda penekan di dalam sirkuit terintegrasi, yang merupakan fitur tambahan untuk menggerakkan beban induktif menggunakan ini.
Ini adalah struktur internal IC ULN2003. Ini adalah paket celup 16pin. Seperti yang bisa kita lihat pin input dan output berlawanan, karena itu lebih mudah untuk menghubungkan IC dan membuat desain PCB lebih sederhana.
Ada tujuh pin kolektor terbuka yang tersedia. Satu pin tambahan juga tersedia yang berguna untuk aplikasi terkait beban induktif, bisa berupa motor, solenoida, relai, yang membutuhkan dioda freewheeling, kita bisa membuat sambungan menggunakan pin itu.
Pin input kompatibel untuk digunakan dengan TTL atau CMOS, di sisi lain pin output mampu menenggelamkan arus tinggi. Sesuai lembar data, pasangan Darlington mampu menenggelamkan arus 500mA dan dapat mentolerir 600mA arus puncak.
Pada gambar atas, koneksi array Darlington yang sebenarnya ditampilkan untuk setiap driver. Ini digunakan di tujuh pembalap, setiap pembalap terdiri dari sirkuit ini.
Ketika pin input ULN2003, dari pin 1 ke pin 7, dilengkapi dengan High, output akan rendah dan itu akan menenggelamkan arus yang melaluinya. Dan ketika kita menyediakan pin input Low in, output akan dalam keadaan impedansi tinggi, dan tidak akan menenggelamkan arus. The pin 9 digunakan untuk dioda freewheel; itu harus selalu terhubung ke VCC, saat mengalihkan beban induktif apa pun menggunakan seri ULN. Kita juga dapat mendorong lebih banyak aplikasi saat ini dengan memparalelkan input dan output dua pasang, seperti kita dapat menghubungkan pin 1 dengan pin 2 dan di sisi lain dapat menghubungkan pin 16 dan 15 dan sejajar dua pasang Darlington untuk menggerakkan beban arus yang lebih tinggi.
ULN2003 juga digunakan untuk menggerakkan motor stepper dengan Mikrokontroler.
Mengganti Motor menggunakan IC ULN2003:
Dalam video ini motor dihubungkan melintasi pin output kolektor terbuka, di sisi lain input, kami menyediakan arus kira-kira 500nA (.5mA) dan mengendalikan arus 380mA di motor. Ini adalah seberapa kecil arus basis dapat mengontrol arus kolektor yang jauh lebih tinggi di Transistor Darlington.
Juga, seperti motor yang digunakan, yang pin 9 terhubung di seluruh VCC untuk memberikan perlindungan freewheeling.
Resistor memberikan daya tarik rendah, membuat input RENDAH ketika tidak ada aliran arus yang datang dari sumber, yang membuat impedansi tinggi output menghentikan motor. Kebalikannya akan terjadi ketika arus tambahan diterapkan pada pin input.