Darlingtonské systémy

Darlingtonské systémy - metoda pro vyšší zisk

Jedním z parametrů charakterizujících bipolární tranzistor je proudový zisk. Tento parametr je nesmírně důležitý, protože čím větší zisk, tím větší proud může systém řídit při daném základním proudu. Použití Darlingtonova obvodu umožňuje zvýšit zesílení tranzistoru dokonce o několik řádů pomocí dvou bipolárních tranzistorů. Komerčně dostupné jsou integrované páry Darlington nebo dokonce integrované obvody vybavené několika paralelními páry tohoto druhu. Takové systémy se často používají k zesílení proudu, například k řízení vysoce výkonných zátěží pomocí systémů s nízkou proudovou účinností, jako jsou například GPIO piny mikrokontrolérů nebo jednodeskových počítačů.

Princip fungování darlingtonského páru

Darlingtonův pár se chová navenek jako jediný tranzistor, což znamená, že má jednu základnu, kolektor a emitor. Typicky obvod Darlington nabízí vysoký proudový zisk (přibližně součin zisků dvousložkových tranzistorů). Obecně platí, že vztah mezi ziskem Darlingtonova systému βD se zisky komponent β1 a β2 je: βD = β1 x β2 + β1 + β2. Díky tomu lze pomocí běžných, snadno dostupných polovodičových struktur dosáhnout skutečně vysokého zisku.

Darlingtonův obvod - výhody a nevýhody párů tranzistorů

Darlingtonské obvody mají řadu výhod, z nichž hlavní je schopnost dosáhnout velmi vysokého proudového zesílení , dokonce 1000 nebo více. Díky tomu je malý základní proud dostatečný k přepínání vysokých proudů emitor / kolektor. Další výhodou je zajištění velmi vysoké vstupní impedance a také jednoduchost této konfigurace . Takový obvod může být složen ze dvou samostatných, samostatných tranzistorů, struktur v jednom pouzdře nebo v integrovaném obvodu. Tento typ struktury má také své nevýhody. Jedním z nich je zhruba zdvojnásobení napětí báze-emitoru, protože v obvodu mezi základnou a emitorem Darlingtonova tranzistoru jsou dva spoje. V případě křemíkových tranzistorů je toto napětí 0,65 V pro jedno spojení, tedy 1,3 V pro Darlingtonův obvod. Další nevýhodou Darlingtonova páru je zvýšené saturační napětí. To může způsobit problémy při řízení logických obvodů TTL. Další nevýhodou Darlingtonu je snížení pracovní šířky pásma. Je nižší než provozní šířka pásma každé ze složek.

Darlingtonovy aplikace v elektronice

Tranzistory Darlington se používají všude tam, kde je důležité zesílení proudu, tj. Ve výkonových zesilovačích, napájecích zdrojích a budičích topení nebo v jiných vysoce výkonných zátěžích. Takové aplikace často používají dva diskrétní bipolární tranzistory kombinované v Darlingtonově obvodu nebo jednotlivé páry tranzistorů v této konfiguraci v jednom pouzdře. Takové prvky se také používají v místech, kde je rozhodující nízký základní proud, například v systémech mikrokontrolérů, kde se integrované obvody Darlington často používají k ovládání prvků s vyšší spotřebou proudu (jako jsou relé nebo osvětlení) přes digitální piny procesoru.