需要帮助计算晶体管基极的电阻

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我有3个想与Arduino一起使用的12VDC / 40A汽车继电器（数据表）。根据本教程，我关注（链接）我需要晶体管，电阻器和二极管。我不是电气工程师，因此不确定我所做的零件和计算。

首先，每个数据表的继电器线圈电阻为90 + -10％Ohm。因此，我首先计算电流。

电压=电阻*电流

电流=电压/电阻

电流= 12V / 90

欧姆电流= 133mA

对于晶体管，我可以获得2N3904或2N4401。此时，我必须计算晶体管基极的电阻。在教程中如下

hfe = Ic / Ib

Ib = Ic / hfe

Ib = 0.03 A / 75 Ib = 0.0004 A => 0.4毫安

R1 = U /磅

R1 = 5V / 0.0004安

R1 = 12500欧姆

2N3904数据表指出，当lc = 100mA（最小为130mA）且Vce = 1V时，H（fe）为30-300。目前，我不知道发生了什么，因此我需要帮助。

编辑：这就是我最终得到的。图中的RLY1为12VDC / 40A（链接）

在此处输入图片说明

— jM2.me
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还告诉我可以使用光隔离器代替电阻器和晶体管。注释？

— jM2.me 2013年

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让我们针对最坏的情况进行设计，这是一个好习惯。

$Ic = 133\text{mA}$

$h_{FE} = 30$

您现在可以计算Ib：

$I_b = \dfrac{I_c}{h_{FE}} = \dfrac{133\text{mA}}{30} = 4.43\text{mA}$

$V_{BE,SAT} = 0.95$

现在让我们计算基本串联电阻。这等于电阻两端的电压除以通过它的电流。通过电阻的电流与基准电流相同。它两端的电压是电源电压（5V），该电压减去晶体管V（CE，sat）的基极-发射极电压。

$R_B = \dfrac{U_{R_b}}{I_b} = \dfrac{V_{CC} - V_{BE}}{I_B} = \dfrac{5 - 0.95}{4.43/1000} = 913\Omega$

到此为止，所有最坏情况的工程都将其四舍五入到最接近的1kΩE12电阻值（对于最坏情况的工程则为820Ω，无论哪种情况都可以使用）。

— 吉比
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谢谢。我在最后一部分有些迷失，但我可以看到它是如何完成的。您介意帮助二极管吗？我可以使用1N4007吗？

— jM2.me 2013年

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任何1N400n都可以，但是如果您必须订购二极管，那么我会选择更快的二极管。

— jippie

题。为什么选择hFE值30？是因为Ic接近我的实际133mA Ic吗？我想用TIP102替换2N3904，并且Ic 3A = 1000和Ic 8A = 200有两个hFE值。我假设我会选择hFE 1000，因为3A接近133mA。正确？

— jM2.me，2013年

如果我正确地进行了计算，那么为了在TIP102上使用相同的继电器，我需要在基础oO上使用16kOhm电阻

— jM2.me，2013年

@ jM2.me听起来很正确，因为您的TIP102的增益比2N3904高得多。

— jduncanator

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您说对了，因为继电器线圈似乎需要133 mA标称值。但是，这不是最坏的情况，并且假设线圈两端施加了12 V电压。不过，这是一个不错的起点，然后无论如何我们将以2作为保证金。

假设您要使用的晶体管的最小保证增益为50。这意味着基极电流至少应为133 mA / 50 = 2.7 mA。如果您的数字输出为5 V，那么考虑晶体管的BE压降后，基极电阻两端将有大约4.3 V的电压。4.3 V / 2.7 mA = 1.6kΩ。为了保留一些余量，请使用大约一半的余量。820Ω的公共值应该很好。

现在返回查看数字输出必须提供的内容。4.3 V / 820Ω= 5.2 mA。许多数字输出都可以提供该信号，但是您需要检查一下是否可以。如果不能，则需要其他拓扑。

— 奥林·拉斯罗普（Olin Lathrop）
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由于您在饱和开关配置中使用晶体管，因此，如果您向器件中泵入的基极电流比打算从继电器线圈中通过器件吸收的集电极电流的实际所需量多，则可以。

在2N3904 / 2N4401的情况下，这是对您可以注入的最大基本电流的实际限制。该限制并不总是在零件的数据表中明确规定，但根据经验我可以告诉您，该限制在5-> 6 mA范围内。

对于开关设计，您可能需要计划最小保证的Hfe加裕量。因此，假设您选择25个最坏的情况是Hfe。所需的集电极电流为133mA，Hfe为25时，将产生5.32mA的工作基极电流。对于这些晶体管类型，这似乎是可以的。

看来您打算从5V信号驱动基座。Vbe的标称Vbe为0.7V，使基极电阻两端的压降为4.3V。在4.3V时将电流限制为5.32mA的电阻约为800欧姆。使用820欧姆标准值基准电阻。

最后说明。如果您是直接从MCU输出引脚驱动的，则MCU可能无法在5V输出电平下提供5.32mA的电流。因此，MCU输出将从5V下降一些。这将减少一些基本电流，但是由于我们使用最坏情况下的Hfe计算得出，继电器驱动对于大多数需要从包装中取出的晶体管仍然适用。

— 迈克尔·卡拉斯
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$h_{fe}$

$h_{fe}$ $\mu A$ $\mu A$

但是，您需要确定驱动基座的电路是否可以持续提供您决定的电流。同样，数据手册将通知您，并且您不想过分接近这个数字，否则您可能会降低芯片的可靠性。

还有另一个考虑因素。许多CMOS器件会声明最大输出电流为（例如）20 mA，但它们也会声明最大输出电流（例如）为100 mA。如果芯片正在驱动3个输出，这很好，但是如果芯片是一个八进制缓冲器，那会怎么样。实际检查每个引脚的电流输出并仔细检查电源电流-可能会有一个限制，以防止所有o / p引脚输出20 mA的电流。

— 安迪（aka）
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Ib = Ic / hfe（精细）

Ib = 0.03 A / 75 Ib = 0.0004 A => 0.4毫安

嗯！Ic = .13 A而不是0.03，我将hfe设为50，而不是75。（通常，小信号晶体管至少具有此增益），这使Ib = 0.0026或2.6mA

对于5V输入，输入电阻两端的压降为5-0.6V = 4.4V（请记住，在晶体管导通之前，基极-发射极的压降大约需要0.6V。）

                Rb = 4.4/0.0026 = 1k7

现在，这实际上是基极电阻的最大值，因此选择一个低于此标准值的电阻，例如1k5甚至1k0。

— 吉姆·迪尔登
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我想分享此链接，它提供了有关使用微控制器与现实世界的电子设备接口的良好信息。请看第7部分的内容了微控制器接口表

— Biddut Mitra
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