Dimensionar resistencias y transistor para alimentar LED

[Markobar]

Hola a todos!

Quisiera dimensionar las dos resistencias (R1 y R2) del circuito adjunto para que el transistor se encuentre en saturación (siento la mala calidad del dibujo, pero es que tenía prisa, jaja!).

La resistencia en serie con el LED (R2) sé dimensionarla: como el transistor se supone que está en saturación, su resistencia es prácticamente 0, por lo que R2 = (Vcc-Vled)/iled

Pero, ¿cómo hago para dimensionar R1? ¿Y cómo se calcula la corriente que circula por esta resistencia (R1)?

Gracias a todos!!
Marcos.

 

[Scooter]

Normalmente se pone la carga en el colector, no en el emisor.

 

[Juanjogc]

Polarización de Transistores

En los Datasheets de los transistores aparecen entre otros, los siguientes datos cuyo significado es el siguiente:

IC Intensidad máxima en el colector
hFE Ganancia entre corriente de base y de colector
VCEO Máximo voltaje Colector-Emisot
IB Intensidad máxima necesaria en la base para conmutar

La forma de proceder para calcular la polarización de un transistor en un diseño electrónico es:
Supongamos que queremos conectar un relé con bobina a 5v DC que necesita una Intensidad de 40 mA en la bobina, el transistor debe dar una IC mínima de 40mA.

Voy a elegir para éste supuesto el transistor BC 239, en cuyos datasheets podemos ver:

IC = 100mA máximo
hFE = 120mA mínimo
VCEO = 25V

Para calcular la IB (intensidad necesaria en la base del transistor para que conmute) tenemos:

hFE = IC (mínima necesaria) / IB
IB = IC / hFE
IB = 40 / 120 = 0,33mA para asegurarnos la conmutación, diremos que necesitamos aprox. 0,5 mA para que nos los dé el transistor.

V = I x R
R = V / I
RB = VB / IB (R en Ohms, V en Volts. I en Amp.)
Sabiendo que hay que ajustar la V por la caída de ésta al atravesar la base del transistor, obtenemos de dicho ajuste:

V = 5 – VBE => 5 – 0,7(datasheet) = 4,3V
Por lo tanto:

RB = VB / IB
RB = 4,3V / 0,0005A = 8600 Ohms => 8k6
Ajustando la resistencia al valor comercial inmediatamente inferior, en éste caso 8k2 comprobaríamos

IB = VB / RB
IB = 4,3 / 8200 = 0,00052A => 0,52mA > 0,5mA, lo que significa que la intensidad de base haría conmutar siempre el transistor con una resistencia de base de 8k2.

 

[Markobar]

Para Scooter: Podría poner la carga en el colector. ¿Cual es la diferencia entre ponerla ahí o en el emisor?

Para Juanjogc: Muchísimas gracias por tu respuesta, me has aclarado muchas dudas con los transistores. Es muy amable de tu parte ^^

Aprovecho para decir que me encanta este foro :-D

 

[LaElectronicaMeOdia]

igual que scooter creo que esa configuracion esta mal.


tenemos un voltaje Vbe de 3v menos la caida del transistor de .7 menos la caida del led de 3v, y se quiere una corriente de 20mA, matematicamente creo que no es posible a menos que este equivocado.

si lo pones en el colector el led y R2, seria 8v-3v=5v/.02A=250=220 Ohms
R1=.02A/100=.0002A->2.3v/.002A=11500->10K

R2=220Ohms
R1=10K

 

[Fogonazo]

Para Scooter: Podría poner la carga en el colector. ¿Cual es la diferencia entre ponerla ahí o en el emisor?....

Para manejar la carga en emisor y llevar el transistor a saturación necesitas una tensión mayor que la de colector, si no la tienes el transistor no se satura y trabaja como seguidor de tensión.

 

[Markobar]

Ya voy entendiendo!
Entonces, pongo el led y la resistencia en el colector. De esta forma R2, se dimensiona igual que antes R2 = (Vcc-Vled)/iled y R1 se dimensiona R1 = (vp-VBE)/ib, donde vp es la tensión en la base (3V en mi dibujo), VBE es la tensión base emisor cuando el transistor está en saturación (0.7V aprox.) y ib es la corriente de la base necesaria para que el transistor conmute.

Como la corriente de la base y del colector están relacionadas por hFE, necesito un transistor que conmute con una corriente de al menos ic/hFE (20mA/hFE), correcto?

Gracias de nuevo :-D

 

[Nuyel]

Yo en un circuito con un CMOS 4013 a 10V cuya salida solo no podía alimentar el LED emplee el transistor conectando solo el LED al colector, la resistencia de base la calcule midiendo el hFE para garantizar que la ganancia fuera solo suficiente (use 180kΩ) y ya no necesite colocar más resistencias, mientras la disipación de potencia del transistor soporte la carga no le encuentro problemas a hacerlo así.

Tu circuito que propones primero funcionaria si el voltaje de base supera a V(led)+V(base-emisor) y como la ganancia del transistor termina elevando el voltaje del emisor la corriente en base se reduce, básicamente no necesitas resistencia en base si usas esa configuración, pero solo es ganancia de corriente y pierdes cerca de 0,7V en la salida, ahí por ejemplo solo podrían salir 2,3V si polarizas base con 3V.

Te adjunto mi circuito para que lo veas, emplea las dos configuraciones en un LED bicolor, como podrás ver solo se emplea una resistencia para limitar la corriente a base de un transistor y de lo demás se encargan los transistores directamente (claro que hay que leer la datasheet del transistor primero para saber si soportarás las condiciones del circuito).

 

[Markobar]

Muchas Gracias Nuyel!

Entiendo perfectamente tu razonamiento. Yo también me había planteado eliminar (o disminuir) la resistencia en serie con el led, puesto que voy a trabajar a pulsos muy cortos: aunque las corrientes sean más grandes que la nominal, creo que los leds la soportarían durante cortos periodos de tiempo.

Sin embargo, no se me ha quedado muy claro cómo has escogido el valor de 180kΩ... ¿mediste hFE para que la ganancia fuera solo suficiente?

 

[Nuyel]

Pues la ganancia es relativamente constante, lo que medí fue el hFE con el multimetro, también medí el voltaje de salida en el estado alto (VOH) del 4013 y el voltaje de saturacion de base-emisor del transistor (VBE(sat)), luego use una simple formula definiendo mi corriente necesaria en el LED
[LATEX]R=\frac{V_{OH}-V_{BE\left( sat \right)}\times hFE}{I_{LED}}[/LATEX]
Ahora si los dimensionamos con el datasheet de los componentes:
[LATEX]R=\frac{10V-0.65V\times 300}{0.015A}=183k\Omega [/LATEX]
En la practica esos valores igual producen una corriente menor (el hFE real del transistor es cerca de 230), pero con suficiente luminosidad y ahorrando un componente.

 

[Markobar]

Gracias de nuevo por vuestros mensajes!

Para LaElectronicaMeOdia: no he debido explicarme bien (culpa mia por mi falta de conocimientos) pero tus cálculos para R1 son los mismos que había puesto yo, así que estamos de acuerdo ^^

Para Nuyel: gracias por tu aclaración! Puede que tu montaje lo haga parecido al tuyo!

Un saludo,
Marcos.