डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर जोड़ी

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का आविष्कार 1953 में एक अमेरिकी इलेक्ट्रिकल इंजीनियर और आविष्कारक सिडनी डार्लिंगटन ने किया था।

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर दो मानक BJT (द्वि-ध्रुवीय जंक्शन ट्रांजिस्टर) ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है जो एक साथ जुड़े होते हैं। डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर एक कॉन्फ़िगरेशन में जुड़ा हुआ है जहां एक ट्रांजिस्टर का एमिटर दूसरे ट्रांजिस्टर के आधार को पक्षपाती वर्तमान प्रदान करता है।

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर जोड़ी और इसका विन्यास:

यदि हम डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर के प्रतीक को देखते हैं तो हम स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि दो ट्रांजिस्टर कैसे जुड़े हैं। नीचे की छवियों में, दो प्रकार के डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर दिखाए गए हैं। इसके बाईं ओर एनपीएन डार्लिंगटन है और दूसरी तरफ यह पीएनपी डार्लिंगटन है । हम देख सकते हैं कि NPN डार्लिंगटन में दो NPN ट्रांजिस्टर शामिल हैं, और PNP डार्लिंगटन में दो PNP ट्रांजिस्टर शामिल हैं। पहले ट्रांजिस्टर का एमिटर सीधे दूसरे ट्रांजिस्टर के आधार से जुड़ा होता है, दो ट्रांजिस्टर के कलेक्टर भी एक साथ जुड़े होते हैं। यह कॉन्फ़िगरेशन NPN और PNP डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर दोनों के लिए उपयोग किया जाता है। इस विन्यास में, जोड़ी या डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर बहुत अधिक लाभ और बड़े प्रवर्धन क्षमताओं का उत्पादन करता है।

एक सामान्य BJT ट्रांजिस्टर (NPN या PNP) दो राज्यों, ON और OFF के बीच काम कर सकता है । हमें करंट को करंट देने की जरूरत है जो कलेक्टर करंट को नियंत्रित करता है । जब हम आधार को पर्याप्त वर्तमान प्रदान करते हैं, तो BJT संतृप्ति मोड में प्रवेश करता है और वर्तमान प्रवाह कलेक्टर से उत्सर्जक होता है। यह कलेक्टर करंट बेस करंट के साथ सीधे आनुपातिक है । बेस करंट और कलेक्टर करंट के अनुपात को ट्रांजिस्टर का करंट गेन कहा जाता है जिसे बीटा (β) के रूप में दर्शाया जाता है । विशिष्ट BJT ट्रांजिस्टर में ट्रांजिस्टर विनिर्देश के आधार पर वर्तमान लाभ सीमित है। लेकिन कुछ मामलों में एप्लिकेशन को अधिक वर्तमान लाभ की आवश्यकता होती है जो एक एकल BJT ट्रांजिस्टर प्रदान नहीं कर सकता है।डार्लिंगटन की जोड़ी उस एप्लिकेशन के लिए एकदम सही है जहां उच्च वर्तमान लाभ की आवश्यकता है ।

क्रॉस कॉन्फ़िगरेशन:

हालांकि, उपरोक्त छवि में दिखाया गया कॉन्फ़िगरेशन, दो पीएनपी या दो एनपीएन का उपयोग करता है, अन्य डार्लिंगटन कॉन्फ़िगरेशन हैं या क्रॉस कॉन्फ़िगरेशन भी उपलब्ध है, जहां पीएनपी का उपयोग एनपीएन के साथ किया जाता है, या पीएनपी के साथ एक एनपीएन का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के क्रॉस कॉन्फ़िगरेशन को स्ज़िकलाई डार्लिंगटन जोड़ी कॉन्फ़िगरेशन या पुश-पुल कॉन्फ़िगरेशन कहा जाता है।

उपरोक्त छवि में स्ज़िकलाई डार्लिंगटन जोड़े दिखाए गए हैं। यह कॉन्फ़िगरेशन कम गर्मी पैदा करता है और प्रतिक्रिया समय के बारे में फायदे हैं । हम इसके बारे में बाद में चर्चा करेंगे। इसका उपयोग कक्षा एबी एम्पलीफायर के लिए किया जाता है या जहां पुश-पुल टोपोलॉजी की आवश्यकता होती है।

यहाँ कुछ परियोजनाएँ हैं जहाँ हमने डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का उपयोग किया है:

• Arduino का उपयोग करके फिंगर्स टैप करके टोन उत्पन्न करना
• ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हुए सरल झूठ डिटेक्टर सर्किट
• लंबी दूरी की आईआर ट्रांसमीटर सर्किट
• Arduino का उपयोग कर लाइन अनुयायी रोबोट

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर जोड़ी वर्तमान लाभ की गणना:

नीचे दी गई छवि में हम देख सकते हैं कि दो पीएनपी या दो एनपीएन ट्रांजिस्टर एक साथ जुड़े हुए हैं।

डार्लिंगटन जोड़ी का समग्र वर्तमान लाभ होगा-

वर्तमान लाभ (hFE) = पहला ट्रांजिस्टर लाभ (hFE ₁) * दूसरा ट्रांजिस्टर लाभ (hFE ₂)

उपरोक्त छवि में, दो एनपीएन ट्रांजिस्टर ने एक एनपीएन डार्लिंगटन कॉन्फ़िगरेशन बनाया। दो एनपीएन ट्रांजिस्टर टी 1 और टी 2 एक क्रम में एक साथ जुड़े हुए हैं, जहां, टी 1 और टी 2 के कलेक्टर जुड़े हुए हैं। पहला ट्रांजिस्टर टी 1 आवश्यक ट्रांजिस्टर (आईबी 2) को दूसरे ट्रांजिस्टर टी 2 के आधार को प्रदान करता है। तो, आधार वर्तमान IB1, जो T1 को नियंत्रित कर रहा है, T2 के आधार पर वर्तमान प्रवाह को नियंत्रित कर रहा है ।

तो, कुल वर्तमान लाभ (β) प्राप्त होता है, जब कलेक्टर वर्तमान होता है

= * आईबी के रूप में hFE = fFE ₁ * hFE ₂

चूंकि दो ट्रांजिस्टर कलेक्टर एक साथ जुड़े हुए हैं, कुल कलेक्टर वर्तमान (IC) = IC1 + IC2

अब जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, हमें कलेक्टर वर्तमान discussed * आईबी _{1 मिलता है}

इस स्थिति में, वर्तमान लाभ एक से अधिक है ।

आइए देखें कि वर्तमान लाभ दो ट्रांजिस्टर के वर्तमान लाभ का गुणन कैसे है ।

IB2 को T1 के एमिटर करंट द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो IE1 है । IE1 सीधे T2 के पार जुड़ा हुआ है । तो, IB2 और IE1 समान हैं।

IB2 = IE1 ।

हम इस रिश्ते को और बदल सकते हैं

आईसी ₁ + आईबी ₁

IC1 को बदलना जैसा कि हमने पहले किया था, हमें मिलता है

β ₁ आईबी ₁ + आईबी ₁ आईबी ₁ (_{1 1} + 1)

अब जैसा कि पहले, हमने देखा है

आईसी = β ₁ आईबी ₁ + β ₂ आईबी ₂ के रूप में, IB2 या IE2 = IB1 (β1 +1) आईसी = β ₁ आईबी ₁ + β ₂ आईबी ₁ (β1 +1) आईसी = β ₁ आईबी ₁ + β ₂ आईबी ₁ β ₁ + IB ₂ IB ₁ IC = { β ₁ + (β ₁ +) ₂) + β ₂ }

तो, कुल कलेक्टर वर्तमान आईसी व्यक्तिगत ट्रांजिस्टर लाभ का एक संयोजन है।

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर उदाहरण:

एक 60W के साथ लोड 15V इनपुट वोल्टेज की जरूरत है एक Darlington जोड़ी बनाने दो NPN ट्रांजिस्टर का उपयोग स्विच होने के लिए,। पहला ट्रांजिस्टर लाभ 30 होगा और दूसरा ट्रांजिस्टर लाभ 95 होगा । हम लोड स्विच करने के लिए आधार वर्तमान की गणना करेंगे।

जैसा कि हम जानते हैं, जब लोड को चालू किया जाएगा, तो कलेक्टर करंट लोड करंट होगा । पावर लॉ के अनुसार, कलेक्टर करंट (IC) या लोड करंट (IL) होगा

I _L = I _C = पॉवर / वोल्टेज = 60/15 = 4Aps

जैसा कि पहले ट्रांजिस्टर के लिए बेस करंट का लाभ 30 होगा और दूसरे ट्रांजिस्टर के लिए 95 (β1 = 30 और)2 = 95) होगा, हम निम्न समीकरण के साथ बेस करंट की गणना कर सकते हैं -

तो, अगर हम लागू 1.3mA पहला ट्रांजिस्टर आधार भर में वर्तमान की, लोड "स्विच करेंगे पर " और अगर हम लागू 0 एमए वर्तमान या जमीन आधार भार परिवर्तित कर दिया जाएगा " बंद "।

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर अनुप्रयोग:

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का अनुप्रयोग सामान्य BJT ट्रांजिस्टर के समान है।

उपरोक्त छवि में एनपीएन डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का उपयोग लोड स्विच करने के लिए किया जाता है। लोड इंडक्टिव या रेसिस्टिव लोड से कुछ भी हो सकता है। बेस अवरोधक आर 1 एनपीएन डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर को बेस करंट प्रदान कर रहा है। R2 रोकनेवाला लोड को वर्तमान को सीमित करने के लिए है। यह उन विशिष्ट भारों के लिए लागू होता है जिन्हें स्थिर संचालन में वर्तमान सीमित करने की आवश्यकता होती है। जैसा कि उदाहरण से पता चलता है कि बेस करंट की बहुत कम आवश्यकता होती है, इसे माइक्रोकंट्रोलर या डिजिटल लॉजिक्स इकाइयों से आसानी से स्विच किया जा सकता है। लेकिन जब डार्लिंगटन की जोड़ी संतृप्त क्षेत्र में या पूरी तरह से स्थिति पर होती है, तो आधार और उत्सर्जक पर वोल्टेज की गिरावट होती है। यह एक डार्लिंगटन जोड़ी के लिए एक मुख्य नुकसान है। वोल्टेज ड्रॉप्स.3V से 1.2v तक होती है। इस वोल्टेज ड्रॉप के कारण डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर गर्म हो जाता है जब पूरी तरह से मोड पर होता है और लोड को करंट की आपूर्ति करता है। इसके अलावा, विन्यास के कारण दूसरा रोकनेवाला पहले रोकनेवाला द्वारा चालू होता है, डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर धीमी प्रतिक्रिया समय का उत्पादन करता है । ऐसे मामले में स्ज़िकलाई कॉन्फ़िगरेशन प्रतिक्रिया समय और थर्मल प्रदर्शन पर लाभ प्रदान करता है।

एक लोकप्रिय NPN डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर BC517 है ।

BC517 की डेटशीट के अनुसार, उपरोक्त ग्राफ BC517 का डीसी करंट गेन प्रदान करता है । क्रमशः निम्न से उच्चतर के तीन वक्र परिवेश के तापमान के बारे में जानकारी प्रदान कर रहे हैं । यदि हम 25 डिग्री परिवेश के तापमान वक्र को देखते हैं, तो डीसी करंट का लाभ अधिकतम होता है जब कलेक्टर वर्तमान 150mA के आसपास होता है ।

आइडेंटिकल डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर क्या है?

आइडेंटिकल डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर में दो समान जोड़ी होती हैं, जिनमें से प्रत्येक के लिए समान वर्तमान लाभ के साथ समान विनिर्देश होते हैं। मतलब यह है कि वर्तमान लाभ पहला ट्रांजिस्टर की β1 रूप में ही है दूसरा ट्रांजिस्टर वर्तमान लाभ β2।

कलेक्टर वर्तमान फार्मूले का उपयोग करके पहचानकर्ता ट्रांजिस्टर का वर्तमान लाभ होगा-

आईसी = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 2} * आईबी} आईसी = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 1} * आईबी} β ² = आईबी / आईसी

वर्तमान लाभ बहुत अधिक होगा। NPN डार्लिंगटन की जोड़ी के उदाहरण TIP120, TIP121, TIP122, BC517 और PNP डार्लिंगटन जोड़ी के उदाहरण BC516, BC878 और TIP125 हैं।

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर आईसी:

डार्लिंगटन की जोड़ी उपयोगकर्ताओं को माइक्रो कंट्रोलर या कम वर्तमान स्रोतों से कुछ मिलीमीटर तक अधिक बिजली अनुप्रयोगों को चलाने की अनुमति देती है।

ULN2003 इलेक्ट्रॉनिक्स में एक चिप व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जो सात खुले कलेक्टर उत्पादन के साथ उच्च वर्तमान डार्लिंगटन सरणियां प्रदान करता है। ULN परिवार में ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A, कई पैकेज विकल्पों में तीन अलग-अलग वेरिएंट होते हैं। ULN2003 व्यापक रूप से ULN श्रृंखला में संस्करण प्रयोग किया जाता है। इस डिवाइस में एकीकृत सर्किट के अंदर दमन डायोड शामिल हैं, जो इसका उपयोग करके प्रेरक भार ड्राइविंग करने के लिए एक अतिरिक्त सुविधा है ।

यह ULN2003 आईसी की आंतरिक संरचना है। यह 16pin डिप पैकेज है। जैसा कि हम देख सकते हैं कि इनपुट और आउटपुट पिन बिल्कुल विपरीत हैं, इस वजह से यह आईसी को जोड़ने और पीसीबी डिजाइन को अधिक सरल बनाने के लिए आसान है।

वहाँ सात खुले कलेक्टर पिन उपलब्ध हैं। एक अतिरिक्त पिन भी उपलब्ध है जो आगमनात्मक लोड से संबंधित अनुप्रयोग के लिए उपयोगी है, यह मोटर्स, सोलनॉइड्स, रिले हो सकता है, जिन्हें फ़्रीव्हीलिंग डायोड की आवश्यकता होती है, हम उस पिन का उपयोग करके कनेक्शन बना सकते हैं।

इनपुट पिन टीटीएल या सीएमओएस के साथ उपयोग करने के लिए संगत हैं, दूसरी तरफ आउटपुट पिन उच्च धाराओं को सिंक करने में सक्षम हैं। डेटशीट के अनुसार, डार्लिंगटन जोड़े 500mA की धारा को डुबोने में सक्षम हैं और चोटी के करंट के 600mA को सहन कर सकते हैं ।

ऊपरी छवि में प्रत्येक ड्राइवर के लिए वास्तविक डार्लिंगटन सरणी कनेक्शन दिखाया गया है। इसका उपयोग सात चालकों में किया जाता है, प्रत्येक चालक में यह सर्किट होता है।

जब ULN2003 के इनपुट पिन, पिन 1 से पिन 7 तक, उच्च के साथ प्रदान किया जाता है, तो आउटपुट कम होगा और इसके माध्यम से करंट डूब जाएगा। और जब हम इनपुट पिन में निम्न प्रदान करते हैं तो आउटपुट उच्च प्रतिबाधा स्थिति में होगा, और यह चालू नहीं होगा। पिन 9 के लिए प्रयोग किया जाता है फ़्रीव्हील डायोड; यह हमेशा VCC से जुड़ा होना चाहिए, जब ULN श्रृंखला का उपयोग करके किसी भी प्रेरक भार को स्विच किया जाए । हम दो जोड़ी इनपुट और आउटपुट को समानांतर करके अधिक वर्तमान एप्लिकेशन चला सकते हैं, जैसे हम पिन 1 को पिन 2 से जोड़ सकते हैं और दूसरी ओर पिन 16 और 15 को जोड़ सकते हैं और उच्चतर वर्तमान भार को चलाने के लिए दो डार्लिंगटन जोड़े को समानांतर।

ULN2003 का उपयोग माइक्रोकंट्रोलर्स के साथ स्टेपर मोटर्स को चलाने के लिए भी किया जाता है।

ULN2003 IC का उपयोग करके मोटर स्विच करना:

इस वीडियो में मोटर एक खुले कलेक्टर आउटपुट पिन से जुड़ा हुआ है, दूसरी ओर इनपुट, हम लगभग 500nA (.5mA) वर्तमान प्रदान कर रहे हैं और मोटर में 380mA वर्तमान को नियंत्रित कर रहे हैं । यह इस तरह से है कि बेस करंट की छोटी मात्रा डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर में बहुत अधिक कलेक्टर करंट को नियंत्रित कर सकती है ।

इसके अलावा, के रूप में मोटर प्रयोग किया जाता है, पिन 9 भर में जुड़ा हुआ है VCC प्रदान करने के लिए freewheeling संरक्षण ।

अवरोधक कम पुल अप प्रदान कर रहा है, जिससे इनपुट कम हो जाता है जब स्रोत से कोई वर्तमान प्रवाह नहीं आ रहा है, जो मोटर को रोकते हुए आउटपुट उच्च प्रतिबाधा बनाता है । रिवर्स तब होगा जब इनपुट पिन में अतिरिक्त करंट लगाया जाएगा।