డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ జత

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను 1953 లో యుఎస్ ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీర్ మరియు ఆవిష్కర్త సిడ్నీ డార్లింగ్టన్ కనుగొన్నారు.

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ రెండు ప్రామాణిక BJT (ద్వి-ధ్రువ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్) ట్రాన్సిస్టర్‌లను ఉపయోగిస్తుంది, ఇవి కలిసి అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి. డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ కాన్ఫిగరేషన్‌లో కనెక్ట్ చేయబడింది, ఇక్కడ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉద్గారిణి ఒకటి ఇతర ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్థావరానికి పక్షపాత ప్రవాహాన్ని అందిస్తుంది.

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ పెయిర్ మరియు దాని కాన్ఫిగరేషన్:

మేము డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ చిహ్నాన్ని చూస్తే రెండు ట్రాన్సిస్టర్‌లు ఎలా అనుసంధానించబడి ఉన్నాయో స్పష్టంగా చూడవచ్చు. దిగువ చిత్రాలలో, రెండు రకాల డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ చూపబడింది. ఎడమ వైపున ఇది NPN డార్లింగ్టన్ మరియు మరొక వైపు PNP డార్లింగ్టన్. NPN డార్లింగ్టన్ రెండు NPN ట్రాన్సిస్టర్‌లను కలిగి ఉన్నట్లు మనం చూడవచ్చు మరియు PNP డార్లింగ్టన్ రెండు PNP ట్రాన్సిస్టర్‌లను కలిగి ఉంటుంది. మొదటి ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉద్గారిణి ఇతర ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ అంతటా నేరుగా అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, రెండు ట్రాన్సిస్టర్‌ల కలెక్టర్ కూడా కలిసి అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. ఈ కాన్ఫిగరేషన్ NPN మరియు PNP డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌ల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, జత లేదా డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ చాలా ఎక్కువ లాభం మరియు పెద్ద విస్తరణ సామర్థ్యాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

ఒక సాధారణ BJT ట్రాన్సిస్టర్ (NPN లేదా PNP) రెండు రాష్ట్రాల మధ్య పనిచేస్తుంది, ఆన్ మరియు ఆఫ్. కలెక్టర్ కరెంట్‌ను నియంత్రించే బేస్‌కు మేము కరెంట్‌ను అందించాలి. మేము బేస్‌కు తగినంత కరెంట్‌ను అందించినప్పుడు, BJT సంతృప్త మోడ్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది మరియు ప్రస్తుతము కలెక్టర్ నుండి ఉద్గారిణికి ప్రవహిస్తుంది. ఈ కలెక్టర్ కరెంట్ బేస్ కరెంట్‌తో నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. బేస్ కరెంట్ మరియు కలెక్టర్ కరెంట్ యొక్క నిష్పత్తిని ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రస్తుత లాభం అంటారు, దీనిని బీటా (β) గా సూచిస్తారు. సాధారణ BJT ట్రాన్సిస్టర్‌లో ట్రాన్సిస్టర్ స్పెసిఫికేషన్‌ను బట్టి ప్రస్తుత లాభం పరిమితం. కానీ కొన్ని సందర్భాల్లో, అనువర్తనానికి ఒకే BJT ట్రాన్సిస్టర్ అందించలేని ప్రస్తుత లాభం అవసరం. ది అధిక ప్రస్తుత లాభం అవసరమయ్యే అనువర్తనానికి డార్లింగ్టన్ జత సరైనది.

క్రాస్ కాన్ఫిగరేషన్:

ఏదేమైనా, పై చిత్రంలో చూపిన కాన్ఫిగరేషన్, రెండు పిఎన్‌పి లేదా రెండు ఎన్‌పిఎన్‌లను ఉపయోగిస్తుంది, ఇతర డార్లింగ్టన్ కాన్ఫిగరేషన్ ఉన్నాయి లేదా క్రాస్ కాన్ఫిగరేషన్ కూడా అందుబాటులో ఉంది, ఇక్కడ పిఎన్‌పిని ఎన్‌పిఎన్‌తో ఉపయోగిస్తారు, లేదా పిఎన్‌పితో ఎన్‌పిఎన్ ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ రకమైన క్రాస్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను సిక్లై డార్లింగ్టన్ జత ఆకృతీకరణ లేదా పుష్-పుల్ కాన్ఫిగరేషన్ అంటారు.

పై చిత్రంలో సిక్లై డార్లింగ్టన్ జతలు చూపించబడ్డాయి. ఈ కాన్ఫిగరేషన్ తక్కువ వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు ప్రతిస్పందన సమయం గురించి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటుంది. మేము దాని గురించి తరువాత చర్చిస్తాము. ఇది తరగతి AB యాంప్లిఫైయర్ కోసం లేదా పుష్-పుల్ టోపోలాజీలు అవసరమయ్యే చోట ఉపయోగించబడుతుంది.

మేము డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌లను ఉపయోగించిన కొన్ని ప్రాజెక్టులు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

• ఆర్డునో ఉపయోగించి వేళ్లను నొక్కడం ద్వారా టోన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది
• ట్రాన్సిస్టర్‌లను ఉపయోగించి సింపుల్ లై డిటెక్టర్ సర్క్యూట్
• లాంగ్ రేంజ్ ఐఆర్ ట్రాన్స్మిటర్ సర్క్యూట్
• ఆర్డునో ఉపయోగించి లైన్ ఫాలోయర్ రోబోట్

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ పెయిర్ ప్రస్తుత లాభం గణన:

దిగువ చిత్రంలో మనం రెండు పిఎన్‌పి లేదా రెండు ఎన్‌పిఎన్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు కలిసి కనెక్ట్ చేయబడిందని చూడవచ్చు.

డార్లింగ్టన్ జత మొత్తం ప్రస్తుత పెరుగుట మాటలను నమ్మ ఉంటుంది

ప్రస్తుత లాభం (hFE) = మొదటి ట్రాన్సిస్టర్ లాభం (hFE ₁) * రెండవ ట్రాన్సిస్టర్ లాభం (hFE ₂)

పై చిత్రంలో, రెండు NPN ట్రాన్సిస్టర్‌లు NPN డార్లింగ్టన్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను సృష్టించాయి. రెండు NPN ట్రాన్సిస్టర్లు T1 మరియు T2, ఇక్కడ ఒక క్రమంలో కలిసి కనెక్ట్ T1 మరియు T2 యొక్క సేకరించేవారు కనెక్ట్. మొదటి ట్రాన్సిస్టర్ T1 అవసరం బేస్ ప్రస్తుత అందించడం (IB2) రెండవ ట్రాన్సిస్టర్ T2 యొక్క బేస్. కాబట్టి, T1 ను నియంత్రిస్తున్న బేస్ కరెంట్ IB1, T2 యొక్క బేస్ వద్ద ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని నియంత్రిస్తుంది.

కాబట్టి, కలెక్టర్ కరెంట్ ఉన్నప్పుడు మొత్తం ప్రస్తుత లాభం (β) సాధించబడుతుంది

F * IB hFE = fFE ₁ * hFE _{2 గా}

రెండు ట్రాన్సిస్టర్‌ల కలెక్టర్ కలిసి అనుసంధానించబడినందున, టోటల్ కలెక్టర్ కరెంట్ (IC) = IC1 + IC2

ఇప్పుడు పైన చర్చించినట్లుగా, మేము కలెక్టర్ కరెంట్ β * IB _{1 ను} పొందుతాము

ఈ పరిస్థితిలో, ప్రస్తుత లాభం ఐక్యత లేదా ఒకటి కంటే ఎక్కువ.

ప్రస్తుత లాభం రెండు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రస్తుత లాభం యొక్క గుణకారం ఎలా ఉంటుందో చూద్దాం.

IB2 T1 యొక్క ఉద్గారిణి ప్రవాహం ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది, ఇది IE1. IE1 నేరుగా T2 అంతటా అనుసంధానించబడి ఉంది. కాబట్టి, IB2 మరియు IE1 ఒకటే.

IB2 = IE1.

మేము ఈ సంబంధాన్ని మరింత మార్చవచ్చు

IC ₁ + IB ₁

మేము ఇంతకుముందు చేసినట్లుగా IC1 ని మార్చడం, మనకు లభిస్తుంది

β ₁ IB ₁ + IB ₁ IB ₁ (β ₁ + 1)

ఇప్పుడు మునుపటిలాగే, మేము దానిని చూశాము

IC = β ₁ IB ₁ + β ₂ IB ₂ As, IB2 లేదా 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 }

కాబట్టి, మొత్తం కలెక్టర్ ప్రస్తుత ఐసి అనేది వ్యక్తిగత ట్రాన్సిస్టర్‌ల లాభాల కలయిక లాభం.

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ ఉదాహరణ:

ఒక 60W తో లోడ్ 15V ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ అవసరాలకు ఒక డార్లింగ్టన్ జత సృష్టించడం, రెండు NPN ట్రాన్సిస్టర్లను ఉపయోగించి స్విచ్ అనుమతిస్తుంది. మొదటి ట్రాన్సిస్టర్ లాభం 30 మరియు రెండవ ట్రాన్సిస్టర్ లాభం 95 అవుతుంది. లోడ్ మారడానికి మేము బేస్ కరెంట్‌ను లెక్కిస్తాము.

మనకు తెలిసినట్లుగా, లోడ్ ఎప్పుడు స్విచ్ ఆన్ చేయబడితే, కలెక్టర్ కరెంట్ లోడ్ కరెంట్ అవుతుంది. విద్యుత్ చట్టం ప్రకారం, కలెక్టర్ కరెంట్ (ఐసి) లేదా లోడ్ కరెంట్ (ఐఎల్) ఉంటుంది

I _L = I _C = పవర్ / వోల్టేజ్ = 60/15 = 4Amps

మొదటి ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ కరెంట్ లాభం 30 మరియు రెండవ ట్రాన్సిస్టర్ 95 (β1 = 30 మరియు β2 = 95) గా ఉన్నందున మేము ఈ క్రింది సమీకరణంతో బేస్ కరెంట్‌ను లెక్కించవచ్చు -

కాబట్టి, మేము వర్తిస్తే 1.3mA మొదటి ట్రాన్సిస్టర్ బేస్ వెంట కరెంటు, లోడ్ "మారుతారు ON " మరియు మేము వర్తిస్తే 0 mA ప్రస్తుత లేదా గ్రౌన్దేడ్ బేస్ లోడ్ "స్విచ్ ఉంటుంది OFF ".

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ అప్లికేషన్:

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క అప్లికేషన్ సాధారణ BJT ట్రాన్సిస్టర్ మాదిరిగానే ఉంటుంది.

పై చిత్రంలో లోడ్ మారడానికి NPN డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది. లోడ్ ఇండక్టివ్ లేదా రెసిస్టివ్ లోడ్ నుండి ఏదైనా కావచ్చు. బేస్ రెసిస్టర్ R1 NPN డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌కు బేస్ కరెంట్‌ను అందిస్తోంది. R2 రెసిస్టర్ కరెంట్‌ను లోడ్‌కు పరిమితం చేయడం. స్థిరమైన ఆపరేషన్‌లో ప్రస్తుత పరిమితి అవసరమయ్యే నిర్దిష్ట లోడ్‌లకు ఇది వర్తిస్తుంది. బేస్ కరెంట్ చాలా తక్కువ అవసరమని ఉదాహరణ సూచించినట్లు, దీనిని మైక్రోకంట్రోలర్ లేదా డిజిటల్ లాజిక్స్ యూనిట్ల నుండి సులభంగా మార్చవచ్చు. కానీ డార్లింగ్టన్ జత సంతృప్త ప్రాంతంలో ఉన్నప్పుడు లేదా పూర్తిగా స్థితిలో ఉన్నప్పుడు, బేస్ మరియు ఉద్గారిణి అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ ఉంటుంది. డార్లింగ్టన్ జతకి ఇది ప్రధాన ప్రతికూలత. వోల్టేజ్ చుక్కలు.3 వి నుండి 1.2 వి వరకు ఉంటాయి. ఈ వోల్టేజ్ డ్రాప్ కారణంగా డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ పూర్తిగా మోడ్‌లో ఉన్నప్పుడు మరియు లోడ్‌కు కరెంట్‌ను సరఫరా చేసేటప్పుడు వేడిగా ఉంటుంది. అలాగే, కాన్ఫిగరేషన్ కారణంగా రెండవ రెసిస్టర్ మొదటి రెసిస్టర్ ద్వారా ఆన్ చేయబడింది, డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ నెమ్మదిగా ప్రతిస్పందన సమయాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అటువంటి సందర్భంలో Sziklai ఆకృతీకరణ ప్రతిస్పందన సమయం మరియు ఉష్ణ పనితీరుపై ప్రయోజనాన్ని అందిస్తుంది.

ప్రసిద్ధ NPN డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ BC517.

BC517 యొక్క డేటాషీట్ ప్రకారం, పై గ్రాఫ్ BC517 యొక్క DC ప్రస్తుత లాభాలను అందిస్తుంది. వరుసగా దిగువ నుండి పైకి మూడు వక్రతలు పరిసర ఉష్ణోగ్రత గురించి సమాచారాన్ని అందిస్తున్నాయి. మేము 25 డిగ్రీల పరిసర ఉష్ణోగ్రత వక్రతను చూస్తే, కలెక్టర్ కరెంట్ 150mA చుట్టూ ఉన్నప్పుడు DC ప్రస్తుత లాభం గరిష్టంగా ఉంటుంది.

ఐడెంటికల్ డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ అంటే ఏమిటి?

ఐడెంటికల్ డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌లో రెండు ఒకేలాంటి జత ఉంది, ఒక్కొక్కటి ఒకే ప్రస్తుత లాభంతో సరిగ్గా ఒకే స్పెసిఫికేషన్‌తో. అంటే ప్రస్తుత పెరుగుట మొదటి ట్రాన్సిస్టర్ β1 అదే రెండవ ట్రాన్సిస్టర్లు ప్రస్తుత పెరుగుట β2.

కలెక్టర్ ప్రస్తుత సూత్రాన్ని ఉపయోగించి ఐడెంటికల్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రస్తుత లాభం ఉంటుంది-

IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 2} * IB} IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 1} * IB} β ² = IB / IC

ప్రస్తుత లాభం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. NPN డార్లింగ్టన్ జత ఉదాహరణలు TIP120, TIP121, TIP122, BC517 మరియు PNP డార్లింగ్టన్ జత ఉదాహరణలు BC516, BC878 మరియు TIP125.

డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ IC:

మైక్రో కంట్రోలర్ లేదా తక్కువ కరెంట్ మూలాల నుండి ప్రస్తుత మూలం యొక్క కొన్ని మిల్లియాంప్ ద్వారా ఎక్కువ విద్యుత్ అనువర్తనాలను నడపడానికి డార్లింగ్టన్ జత వినియోగదారులను అనుమతిస్తుంది.

ULN2003 అనేది ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడే చిప్, ఇది అధిక ప్రస్తుత డార్లింగ్టన్ శ్రేణులను ఏడు ఓపెన్-కలెక్టర్ అవుట్‌పుట్‌తో అందిస్తుంది. ULN కుటుంబంలో ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A, బహుళ ప్యాకేజీ ఎంపికలలో మూడు వేర్వేరు వేరియంట్లు ఉన్నాయి. ULN2003 విస్తృతంగా ULN సిరీస్లో వేరియంట్ ఉపయోగిస్తారు. ఈ పరికరంలో ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ లోపల అణచివేత డయోడ్‌లు ఉన్నాయి, ఇది దీన్ని ఉపయోగించి ప్రేరక లోడ్‌ను నడపడానికి అదనపు లక్షణం.

ఇది ULN2003 IC యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం. ఇది 16 పిన్ డిప్ ప్యాకేజీ. మనం చూడగలిగినట్లుగా, ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ పిన్ సరిగ్గా వ్యతిరేకం, ఎందుకంటే ఐసిని కనెక్ట్ చేయడం మరియు పిసిబి డిజైన్‌ను మరింత సరళంగా చేయడం సులభం.

ఏడు ఓపెన్ కలెక్టర్ పిన్స్ అందుబాటులో ఉన్నాయి. ప్రేరక లోడ్ సంబంధిత అనువర్తనానికి ఉపయోగపడే ఒక అదనపు పిన్ కూడా అందుబాటులో ఉంది, ఇది మోటార్లు, సోలేనోయిడ్స్, రిలేలు కావచ్చు, దీనికి ఫ్రీవీలింగ్ డయోడ్లు అవసరం, మేము ఆ పిన్ను ఉపయోగించి కనెక్షన్ చేయవచ్చు.

ఇన్పుట్ పిన్స్ TTL లేదా CMOS తో ఉపయోగించడానికి అనుకూలంగా ఉంటాయి, మరొక వైపు అవుట్పుట్ పిన్స్ అధిక ప్రవాహాలను మునిగిపోయే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. డేటాషీట్ ప్రకారం, డార్లింగ్టన్ జతలు 500mA కరెంట్‌ను మునిగిపోయే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు 600mA పీక్ కరెంట్‌ను తట్టుకోగలవు.

ఎగువ చిత్రంలో ప్రతి డ్రైవర్ కోసం అసలు డార్లింగ్టన్ శ్రేణి కనెక్షన్ చూపబడుతుంది. ఇది ఏడు డ్రైవర్లలో ఉపయోగించబడుతుంది, ప్రతి డ్రైవర్ ఈ సర్క్యూట్ కలిగి ఉంటుంది.

ULN2003 యొక్క ఇన్పుట్ పిన్స్, పిన్ 1 నుండి పిన్ 7 వరకు, హైతో అందించబడినప్పుడు, అవుట్పుట్ తక్కువగా ఉంటుంది మరియు దాని ద్వారా కరెంట్ మునిగిపోతుంది. మరియు మేము తక్కువ ఇన్పుట్ పిన్ను అందించినప్పుడు అవుట్పుట్ అధిక ఇంపెడెన్స్ స్థితిలో ఉంటుంది మరియు ఇది కరెంట్ మునిగిపోదు. పిన్ 9 ఉపయోగిస్తారు ఫ్రీవీల్ డయోడ్; ULN సిరీస్‌ను ఉపయోగించి ఏదైనా ప్రేరక లోడ్‌ను మార్చేటప్పుడు ఇది ఎల్లప్పుడూ VCC కి కనెక్ట్ చేయబడాలి. పిన్ 1 ను పిన్ 2 తో కనెక్ట్ చేయగలము మరియు మరోవైపు పిన్ 16 మరియు 15 లను కనెక్ట్ చేయగలము వంటి రెండు జతల ఇన్పుట్లను మరియు అవుట్పుట్లను సమాంతరంగా ఉంచడం ద్వారా మనం మరింత ప్రస్తుత అనువర్తనాలను కూడా డ్రైవ్ చేయవచ్చు మరియు అధిక ప్రస్తుత లోడ్లను నడపడానికి రెండు డార్లింగ్టన్ జతలు సమాంతరంగా ఉంటాయి.

మైక్రోకంట్రోలర్లతో స్టెప్పర్ మోటార్లు నడపడానికి ULN2003 ఉపయోగించబడుతుంది.

ULN2003 IC ని ఉపయోగించి మోటారును మార్చడం:

ఈ వీడియోలో మోటారు ఓపెన్ కలెక్టర్ అవుట్పుట్ పిన్ ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంది, మరోవైపు ఇన్పుట్, మేము సుమారు 500nA (.5mA) కరెంట్‌ను అందిస్తున్నాము మరియు మోటారు అంతటా 380mA కరెంట్‌ను నియంత్రిస్తున్నాము. ఈ ఎలా ఉంది బేస్ ప్రస్తుత చిన్న మొత్తం చాలా నియంత్రించవచ్చు అధిక కలెక్టర్ ప్రస్తుత డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ లో.

అలాగే, మోటార్ ఉపయోగిస్తారు, పిన్ 9 అంతటా అనుసంధానించబడిన VCC అందించడానికి freewheeling రక్షణ.

రెసిస్టర్ తక్కువ పుల్ అప్‌ను అందిస్తోంది, మూలం నుండి ప్రస్తుత ప్రవాహం రానప్పుడు ఇన్‌పుట్ తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది అవుట్పుట్ హై ఇంపెడెన్స్ మోటారును ఆపేలా చేస్తుంది. ఇన్పుట్ పిన్ అంతటా అదనపు కరెంట్ వర్తించినప్పుడు రివర్స్ జరుగుతుంది.