Transistör ile anahtarlama yapmak.

[CortexPhoton]

Değerli hocalarım Transistör ile doğru anahtarlama yapabilmek için kullanılacak devre elemanlarının nasıl seçilip hesaplanacağına dair araştırma yapmaktayım.
Öncelikle basit bir devre üzerinde anlamaya çalışıyorum. Aşağıda resmi bulunan devre üzerinde bulunan Kırmızı ledi BC547 transistör kullanarak anahtarlama yaparak yakıp söndürmek istiyorum. Burada amaç MCU kodlarını öğrenmek değildir. Amaç transistör devresinde bulunan elemanları doğru bir şekilde hesaplayabilmek.

Bu devrede kullanılacak devre elemanları için öncelikle istediğim gereksinimleri sıralamaya çalışıyorum.
Led Gerilim - Akım Bilgileri
1 - Led üzerinden maksimum 10 ma akım akacak ( Dikkat Not : Led Kırmızı olduğundan Led üzerinde düşecek voltaj 1.8 volt olarak hesaplanacak. )
2 - Ledi besleyen güç kaynağı 5 volt gerilim verebiliyor.

Transistör BC547

Yukarıdaki resimler BC547 Datasheet dosyasından alınmıştır.

Kırmızı Led voltaj düşümü 1.8 volt olarak alınırsa
Ledi besleyen voltaj kaynağı 5Volt 2 Amperdir.

MCU çıkışı 5V , 1khz ile kare dalga %50 duty ile çıkışı PWM ile sürüyor.
MCU maksimum 5 volt 10 ma çıkış verebiliyor.


Bu bilgiler doğrultusunda transistörü doyumda kullanabilmek için en uygun R1 - R2 -ve R3 dirençlerinin değeri ne olmalıdır.

R2 ve R3 direncleri voltaj bölücü olarak çalışabileceği için bu değerleri en uygun şekilde nasıl hesaplayabiliriz.

Temel bazı transistör formüllerinin ne işe yaradığını biliyorum.
Örnek : Ic = Ib x hfe(Beta) , VBE = Base Emiter arasında voltaj düşümü olarak Silikon olduğu için 0.7 volt alabiliyoruz.

Datasheet üzerindeki VCE (sat) , VBE(sat), VBE(on) bölümlerini nasıl yorumlayacağımı anlayamadım.

 

[mechanic]

R3 uçlarında beyz emitor voltajı kadar voltaj okunur. Silikon transitorlarda ortalama 0.7 volt olarak kabul edilse bile geçen akıma göre değişiyor.

R2 ile R3 direnci üzerinden transitoru kesime sokan beyz akımının 10 katından büyük akım geçecek şekilde dirençler hesaplanıyor.
Transistorun giriş direnci fazla oynamaz. R3 direnci büyük olursa veya kullanılmazsa transistorun giriş direnci Beyz emitor den geçen akıma göre çok fazla oynar. Giriş direnci yüksek olursa küçük akımlar bile transistoru kesime götürebilir.
Şimdiki mcular low çıkışta sıfır voltaja çok yakın oluyor. Eskiden 1 volt gibi yüksek oluyordu. Onu düşürmek için veya gürültülerden etkilenmemesi için transistorun girişine R2 direncine seri diyot bağlanıyordu.
Anahtar olarak kullanacaksan diyot koyabilirsin.

 

[taydin]

Transistörü anahtar olarak kullanacaksan, aşağıdaki maddeleri değerlendirip doğru tasarım kararları vermen lazım:

* Transistörün satürasyona getirilmesi lazım. Böylece maksimum iletime geçecek ve yükün akımını sağlayabilecek.

* Transistörün üzerinde harcanacak gücün, datasheet'te açıklanan limitlerin altında olması lazım.

LED akımını biliyorsun. Besleme voltajından LED voltajını ve tipik transistör satürasyon voltajı olan 0.2 V u düşersern, bu değeri de akıma bölersen R1 i bulmuş olursun.

R3 ün amacı, MCU çıkışı high Z iken transistörün OFF olmasını temin etmek. Buradaki tek kriter, direnç yeterince düşük değerde olacak, ama fazla da yükleyip voltajı düşürmeyecek. Çok ekstrem durumlar olmadıkça 10k kullanırsan sorunsuz görev yapması lazım

R2 nin amacı, transistöre gereken baz akımını sağlamak. Satürasyonu garantilemek için 1k direnç atsan oraya, 5 mA baz akımı akar, transistör tam olarak ON olur. Eğer güç tasarrufu önemli ise, daha düşük direnç de kullanarak optimizasyon yapabilirsin.

 

[taydin]

İşin termal tarafına gelince, tam satürasyona gelmiş transistör üzerinde 0.2 V voltaj düştüğünü varsayabilirsin (daha yüksek akımlarda bu değer daha fazla olur, datasheet'ten bakabilirsin). İçinden geçen akım da belli, buradan gücü hesaplarsın.

Transistörün yongasından dış gövdesine termal direnç watt başına sıcaklık artışı olarak verilir. Senin harcayacağın güç sıcaklığı ne kadar arttıracak tespit edersin. Bu değeri de artık uygun bir marj ile seçmen lazım. Mesela küçük sinyal transistörünü 60 derecenin üzerindeki bir sıcaklığa çıkarmamak iyi bir hedef olur, transistör rahat çalışır.

 

[ozkarah]

R3 ün amacı, MCU çıkışı high Z iken transistörün OFF olmasını temin etmek. Buradaki tek kriter, direnç yeterince düşük değerde olacak, ama fazla da yükleyip voltajı düşürmeyecek. Çok ekstrem durumlar olmadıkça 10k kullanırsan sorunsuz görev yapması lazım

Bu konuyu ben çok iyi bilmiyorum. MOSFET olsa R3 gerekli olur. Ancak silikon transistöriçin R3 olmasa bile, yüzen bir kapıda birikecek statik elektrik zaten emitöre akıp boşalmayacak mı? Pull down gerekli mi? Kapatma hızını mı arttırıyor?

 

[taydin]

MCU ilk power on edildiğinde çıkışları bir süreliğine high Z olur. Bu noktada transistör girişi "floating" durumda olur. BJT bazının floating olması, MOSFET'te gate'in floating olması kadar vahim olmasa da, parazitten veya farklı manyetik etkilerden dolayı gene ON olma ihtimali var. Mesela parmakla dokunursun, transistörün betası da yüksek ise, 50 Hz common mode noise transistörü ON yapabilir. O yüzden R3 ü koymakta fayda var. OFF olma süresini de azaltır, ama bu yüksek anahtarlama frekanslarında belirleyici olur.

 

[Mikro Step]

 

[birisim]

statik kapat aç devresi için şöyle:
- led akımını seç Iled. Örnek 10mA
- BJT base akımı Ibase=Iled/hf21e_minimum (datasheet'ten). Örnek 10mA/10 = 1mA
- BJT dirençi hesapla R2 = (Vhigh - Vbe(0.6V))/ Ibase. Vhigh - mcu logik 1 gerilimi. Örnek (Vhigh = 3V) R2=(3 - 0.6)/1mA = 2.4k
- R3 15k yeter. Transistorün kapatma hızını belirler.
- R1 = (5V - Vce_saturation(0.1V) - Vforwardled)/Iled. Vforwardled - led üzerinde düşen gerilim. Örnek Vforwardled =1.5V R1=(5-0.1-1.5)/10mA = 340 Ohm ~ 330-360 Ohm arasi/

 

[mechanic]

sunum dosyası

Device Specifications and Logic Families - SlideServe

Device Specifications and Logic Families. Lecture Overview. IC Categories Voltage Levels Noise Margin Logic Families. Overview Continued. Power vs. Speed Data Sheets Recommended Operating Conditions Electrical Characteristics Switching Characteristics Fanout. IC Categories. Input

www.slideserve.com

Mosfetler daha iyi anahtar olarak.

 

[CortexPhoton]

Hepinize ayrı ayrı teşekkür ediyorum. Sayenizde konuyu temel hatlarıyla anlamaya başladım.

MikroStep hocamın videolarının tamamını izledim. Özellikle transistör ile Led tarama yöntemini anlattığı videodan çok yeni bir özellik öğrenmiş oldum. Kendisine emeğinden ötürü çok teşekkür ediyorum. Gönül ister ki bu seriler keşke bu formatta devam edebilseydi. Bu seri bile tek başına çok faydalı bir kaynak olmuş.

Konunun bazı bölümlerini doğru anlayıp anlayamadığımı göstermek amacıyla aşağıda yaptığım bazı hesaplamaları ve sebeplerini yazmaya çalıştım.

1 - R1 direncinin belirlenmesi

Devre Tasarımı için belirlenen gereksinimler.

Besleme voltajımız VCC = 5 V

Led üzerinden 10 ma akım geçecek
Led üzerinde düşen voltaj voltmetre ile ölçülerek 1.7 volt olarak belirlendi.

Transistörün doyumda çalıştığı ve açık olduğu durum için VCE voltajı 0 olarak düşünülse de temelde transistörün VCE voltajı iç direnç etkileri sebebiyle tamamen sıfıra düşmediği bildirilmektedir. .
Bu durumda VCE voltajını 0.2 - 0.3 volt arasındaki bir değerde almak uygun olur diye bazı anlatımlar mevcut. Bu tavsiye edilen 0.2-0.3 voltun nasıl hesaplandığını bilmesem de bende tavsiyelere uyup 0.3 volt olarak alıyorum.

Bu durumda VCE = 0.3 volt olarak kabul edilecek.

Yukarıdaki bilgiler eşiğinde R1 direncini bulmak için çevre denklemini yazacak olursam ortaya şöyle bir şey çıkartırıyorum.

VCC- ( R1 x 10ma) - LED_voltajı(1.7v) - VCE = 0
R1 = ( 5 - 1.7+0.3) / 10 ma = 3v / 0.010 = 300 R

Bu şekilde IC akımı güvenlik direnci R1 sayesinde ile hfe'den bağımsız şekilde 10 ma civarına sabitlenmiş oluyor.

Base akımını 1ma olarak almak istiyorum. Datasheet içinde BC serisi için hfe(Beta) değeri minumum 420 olarak gösterilmiş. Bende bu değeri referans aldığımda
Collector Akımını Ic= 1ma x 420 = 420 ma olarak hesaplıyorum.

Bu değer benim istediğim 10 ma'lik akımın oldukça üstünde bir değer oluyor. Bu düşünceden yola çıkarak Transistör bu şartlar altında doyumda çalışır diyebiliyorum.

MCU cıkış voltajı 5 V
Ib akımı 1 ma
Transistör silikon olduğu için VBE voltaj düşümü 0.7 volt.

Bu şartlar altında R2 base direncini hesaplayabilmek için çevre denklemini yazıyorum.

MCU_voltajı - R2 * Ib - VCE(0.7V) =0;

R2 = ( 5V - 0.7 V ) / 1ma = 4.3V / 0.001 =4,3 K en yakın değer olarak 4.7K seçiyorum.

Bu durumda Ib = 4,3 / 4700 = 900 uA

Bu şartlarda Ic = 0,0009 * 420 =378 ma oluyor.

R3 direncini neden 10K aldığımı tam anlamasam da şimdilik 10K alarak hesaplamalarımı bitiriyorum.


Bu tasarımda 1Khz açma kapama anahtarlama işlemini hesaba katmadım. Bu işlemden verim alınabilmesi için akımın bir miktar daha artırılması gerektiğini anladım ama Burada tek bir led var ve maksimum güvenlik akım değeri 16 ma civarına denk geliyor. Bunu doğru bir şekilde nasıl hesaplayacağımı kurgulayamadım.

Bu hesaplamaların en doğru halini sizler daha iyi biliyorsunuzdur. Benim anlayabildiğim düzey şuan bu aşamada. Bu konuları daha detaylı bir şekilde öğrenmek için çaba göstermeye çalışıyorum.

 

[mgozalan]

Merhaba,

bu videoyuda izlemeni öneririm.Akıcı olmasada anlayabileceğim seviyede ingilizce.

'PNP transistör ile Flaşör devresi' konusundaki mesaj

22 Mayıs 2025

Devrenin teknik adı "astable multivibrator". Ledlerin çekeceği akım da 100 mA gibi, soğutucu bile olmadan rahat çalışır gibi duruyor.

• taydin

• 

aynı zamanda bu konuyada cevap niteliğinde