Beralih 12V dengan sinyal 5V rendah aktif

Saya mencoba untuk beralih 12V (maks 30mA) dengan sinyal dari MCU yang saya lebih suka aktif rendah (jadi tegangan output adalah 12V ketika sinyal kontrol 0V, dan 0V ketika sinyal kontrol 5V).

Karena saya mempunyai banyak transistor bipolar, saya mencari solusi menggunakan transistor bipolar. Untuk sinyal tinggi aktif, saya menemukan jawaban di situs ini yang tampaknya berfungsi dengan baik, dan tampaknya ini dapat disesuaikan dengan sinyal rendah aktif dengan menambahkan transistor PNP lainnya:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Namun, 3 transistor untuk apa yang tampaknya menjadi masalah yang cukup sederhana tampaknya agak berlebihan. Apakah ada solusi yang lebih baik?

Bagaimana ini untuk sebuah ide.

Dengan input pada 5V, arus tidak dapat mengalir melalui zener (5 + 9> 12). Transistor PNP keluaran ditahan OFF oleh basis emitor resistor (= 4k7 + 2k2) dan outputnya adalah 0. Ketika input ditarik ke 0V, arus kecil akan mengalir melalui basis dan resistor 2k2. Persimpangan dari dua resistor akan menjadi 9V (tegangan zener) dan basis akan berada di 11,4V (dengan asumsi penurunan 0,6V Vbe). Total arus yang mengalir melalui basis dan zener (sink sekarang) akan ditambahkan (hukum saat ini Kirchoff). Dengan nilai-nilai yang ditunjukkan arus basis akan menjadi 0,5mA dan arus resistor 1,4mA memberikan arus tenggelam di bawah 2mA.

Anda dapat mencapai ini dengan dua transistor NPN seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Seperti yang Anda lihat, setiap kali 0Vsinyal diberikan, 12Vterlihat di output, dan setiap kali 5Vdiberikan di input, 0Vterlihat di output.

Mari kita lihat cara kerjanya. Pertama-tama, mari kita mulai dengan skenario di mana input berada 5V, atau dengan kata lain HIGH,. Ini akan menyalakan Q1 ON dan tegangan pada kolektor Q1 akan hampir sama dengan tegangan pada emitor-nya, yaitu GND. Basis Q2 terhubung ke kolektor Q1, jadi ketika ada 0Vpada kolektor Q1, atau dengan kata lain ketika Q1 dalam posisi ON, Q2 dalam posisi OFF. Itu karena basis Q2 akan disingkat menjadi ground.

Ketika inputnya 0V, atau LOW, Q1 tidak akan menyala dan bisa dibayangkan tidak terhubung sama sekali. Jadi, arus yang melalui R1 akan menyala ON Q2.

Arus Q2 dibatasi dengan arus basis dan hFE, seperti yang dapat dilihat pada persamaan di bawah ini;

$I_{CQ2}=I_{BQ2}*hFE_{Q2} = \dfrac{12-0.6}{10*10^3}*300=350 mA$

Seperti dapat dilihat, arus maksimum yang dapat melewati Q2 adalah sekitar 350mA. Tetapi ini sangat tergantung pada hFE dari transistor, yang dapat bervariasi di mana saja dari sekitar 50 hingga 300. Dengan hFE 50, arus dapat maksimum sekitar 60 mA, yang cukup untuk spesifikasi Anda. Menurunkan R1 akan meningkatkan arus yang akan dilewati Q2.

Ini ide: -

Dua NPN dan PNP untuk tahap output. Resistor R adalah opsional tetapi beberapa orang suka melihatnya di sana. Jadikan 4k7.

Dengan drive logika 1 dari MCU, basis transistor tengah disingkat menjadi tanah sehingga arus kolektor tidak akan mengalir dan karenanya output transistor akan mati.