TIP120: Мощный NPN-транзистор Дарлингтона для управления высокими токами

Что такое TIP120 и каковы его основные характеристики. Как правильно подключить TIP120 в схеме. Для каких применений подходит TIP120. Какие есть аналоги и альтернативы TIP120.

Что представляет собой транзистор TIP120 и его ключевые параметры

TIP120 — это мощный биполярный NPN-транзистор с парой Дарлингтона в корпусе TO-220. Он обладает следующими основными характеристиками:

• Максимальное напряжение коллектор-эмиттер: 60 В
• Максимальный постоянный ток коллектора: 5 А
• Пиковый ток коллектора: 8 А
• Рассеиваемая мощность: 65 Вт
• Коэффициент усиления по току (hFE): около 1000
• Максимальное напряжение база-эмиттер: 5 В

Высокий коэффициент усиления и способность коммутировать большие токи делают TIP120 отличным выбором для управления мощными нагрузками от низковольтных сигналов микроконтроллеров.

Особенности конструкции и принцип работы TIP120

TIP120 имеет внутреннюю структуру пары Дарлингтона, состоящую из двух NPN-транзисторов. Как это влияет на его характеристики?

• Эмиттер первого транзистора соединен с базой второго
• Коллекторы обоих транзисторов объединены
• Такая конфигурация обеспечивает очень высокий коэффициент усиления
• Позволяет управлять большими токами нагрузки малым током базы

Благодаря этому TIP120 может переключать нагрузки в несколько ампер при токе базы всего в десятки миллиампер. Это делает его идеальным для управления от микроконтроллеров и логических схем.

Схема включения и основные применения TIP120

Как правильно подключить TIP120 в схеме? Типовое включение выглядит следующим образом:

• Коллектор подключается к положительному полюсу нагрузки
• Эмиттер соединяется с общим проводом (землей)
• На базу подается управляющий сигнал через резистор 1-10 кОм
• Между базой и эмиттером рекомендуется ставить резистор 10-100 кОм

TIP120 часто применяется в следующих областях:

• Управление электродвигателями постоянного тока
• Коммутация мощных светодиодов и LED-лент
• Управление соленоидами и электромагнитами
• Драйверы реле и других индуктивных нагрузок

Преимущества и недостатки TIP120 по сравнению с аналогами

Каковы сильные и слабые стороны TIP120? Рассмотрим основные плюсы и минусы:

Преимущества:

• Очень высокий коэффициент усиления (около 1000)
• Способность коммутировать токи до 5А
• Низкое напряжение насыщения
• Простота управления от микроконтроллеров

Недостатки:

• Относительно низкое максимальное напряжение (60В)
• Медленное переключение из-за эффекта Дарлингтона
• Высокое остаточное напряжение в открытом состоянии

Для более высоковольтных применений лучше использовать TIP122 (100В). В случаях, когда критична скорость переключения, предпочтительнее обычные биполярные или MOSFET транзисторы.

Альтернативы и аналоги TIP120

Какие транзисторы могут заменить TIP120 в схемах? Рассмотрим основные варианты:

Прямые аналоги NPN:

• TIP121 — отличается чуть меньшим током (3А)
• TIP122 — имеет более высокое напряжение (100В)
• 2N6388 — очень близкий аналог по характеристикам

Комплементарные PNP транзисторы:

• TIP125 — PNP версия с аналогичными параметрами
• TIP126, TIP127 — PNP транзисторы на большие токи и напряжения

Альтернативные варианты:

• IRF540N — мощный N-канальный MOSFET
• BDX53C — составной NPN транзистор на меньшие токи
• ULN2003A — сборка из 7 транзисторов Дарлингтона

Выбор конкретной альтернативы зависит от требований схемы по напряжению, току и скорости переключения.

Особенности применения TIP120 в схемах с микроконтроллерами

Как правильно использовать TIP120 совместно с Arduino и другими микроконтроллерами? Рассмотрим основные моменты:

• Напрямую подключать базу к выводу микроконтроллера нельзя — нужен токоограничивающий резистор
• Типичное значение резистора базы — 1-10 кОм в зависимости от требуемого тока нагрузки
• Между базой и эмиттером рекомендуется ставить подтягивающий резистор 10-100 кОм
• При коммутации индуктивных нагрузок обязателен защитный диод параллельно нагрузке

TIP120 позволяет легко управлять мощными нагрузками от 3.3В и 5В логики микроконтроллеров. Однако нужно учитывать, что из-за высокого усиления возможны ложные срабатывания от помех. Для повышения помехоустойчивости рекомендуется использовать фильтрующие конденсаторы.

Расчет цепей смещения и выбор режима работы TIP120

Как рассчитать номиналы резисторов для корректной работы TIP120? Основные формулы и рекомендации:

1. Ток базы: Ib = Ic / hFE, где Ic — требуемый ток коллектора
2. Резистор базы: Rb = (Vin — Vbe) / Ib, где Vin — напряжение управляющего сигнала
3. Резистор база-эмиттер: Rbe = 5-10 * Rb

При выборе режима работы нужно учитывать следующее:

• Для полного открытия транзистора ток базы должен быть не менее Ic/1000
• Чем больше ток базы, тем меньше падение напряжения на транзисторе
• Слишком большой ток базы приводит к перегреву и снижению КПД

Оптимальный режим работы TIP120 — это компромисс между степенью насыщения, рассеиваемой мощностью и скоростью переключения. Для большинства применений достаточно обеспечить ток базы около Ic/500.

TIP120 Transistor Pinout, Datasheet, Equivalent & Features

8 января 2019 — 0 комментариев

TIP120 Транзистор
Распиновка TIP120

TIP120 — силовой транзистор Дарлингтона NPN. Он может коммутировать нагрузку до 60 В с пиковым током 8 А и постоянным током 5 А. Это делает его подходящим для электроники средней и высокой мощности, такой как управление двигателями, соленоидами или мощными светодиодами.

 

Конфигурация контактов

Номер контакта	Название контакта	Описание
1	Базовый	Управляет смещением транзистора, используется для включения или выключения транзистора
2	Коллектор	Ток протекает через коллектор, нормально подключенный к нагрузке
3	Излучатель	Утечка тока через эмиттер, обычно соединенный с землей

 

Особенности

• Транзистор Дарлингтона NPN средней мощности
• Высокий коэффициент усиления по постоянному току (hFE), обычно 1000
• Непрерывный ток коллектора (IC) составляет 5 А
• Напряжение коллектор-эмиттер (VCE) 60В
• Напряжение коллектор-база (VCB) составляет 60 В
• Базовое напряжение эмиттера (VBE) составляет 5 В
• Базовый ток (IB) составляет 120 мА
• Пиковый ток нагрузки 8 А
• Доступен в пакете To-220

Примечание. Полную техническую информацию можно найти в техническом описании TIP120 , приведенном в конце этой страницы.

 

TIP120 Equivalent Transistors

TIP127 (PNP), 2N5306, 2N6532, 2SD1415, 2SD2495, BDT63, BDW2, KSB601, KSD560, MJF6388

 

Complementary PNP Transistors

TIP125, TIP126, TIP127 ( ПНП)

 

Same Family Transistors

TIP121, TIP122 (NPN)

 

Alternative NPN Transistors

BC549, BC636, 2N2222A, BC547, 2N2219, 2N4401, 2N3904, BD139

 

TIP120 Transistor Overview

TIP122 представляет собой NPN-транзистор с парой Дарлингтона. Он работает как обычный NPN-транзистор, но, поскольку внутри него находится пара Дарлингтона, он имеет хороший номинальный ток коллектора около 5 А и коэффициент усиления около 1000. нагрузки. Если вам нужно больше напряжения, вы можете проверить другой транзистор в том же семействе, зажег TIP122. Пара Дарлингтона внутри этого транзистора четко показана как его Схема внутренней цепи ниже

Как видите, внутри этого корпуса ТО-220 находятся два транзистора, в которых эмиттер первого транзистора соединен с базой второго транзистора, а коллектор обоих транзисторов соединен вместе, чтобы сформировать пару Дарлингтона. Это увеличивает коэффициент усиления по току и номинальный ток этого транзистора.

 

Где использовать Транзистор TIP120

Транзистор TIP120 известен своим высоким коэффициентом усиления по току (hfe = 1000) и высоким током коллектора (IC = 5A), поэтому он обычно используется для управления нагрузками с высоким током или в приложениях, где требуется высокое усиление. Этот транзистор имеет низкое напряжение база-эмиттер всего 5 В, поэтому им легко управлять с помощью логических устройств, таких как микроконтроллеры. Хотя необходимо позаботиться о том, чтобы проверить, может ли логическое устройство подавать до 120 мА.

Итак, если вы ищете транзистор, которым можно было бы легко управлять с помощью логического устройства для переключения нагрузок большой мощности или для усиления сильного тока, то этот транзистор может стать идеальным выбором для вашего приложения.

 

Применение

• Может использоваться для переключения сильноточных (до 5 А) нагрузок
• Может использоваться как выключатели средней мощности
• Используется там, где требуется высокое усиление
• Регулятор скорости двигателей
• Инверторы и другие схемы выпрямителей

 

2D-модель

2D-размеры помогут вам разместить этот компонент во время изготовления схемы на перфорированной плате или печатной плате.

Теги

Транзистор NPN

Транзистор Дарлингтона

Учебное пособие TIP120-TIP125 Мощные транзисторы Дарлингтона

Пластина 1

Автор: Льюис Лофлин

В этом учебном пособии мы продолжим изучение основ теории транзисторов, спроектировав и создав собственный транзисторный переключатель Дарлингтона. Это будет сделано с отдельными транзисторами, а не с одним 3-контактным блоком. У нас будет отрицательный общий провод, а управляющее напряжение будет 5-вольтового уровня TTL.

Транзисторы Дарлингтона состоят из двух или более биполярных транзисторов и, таким образом, являются устройствами, работающими от тока. Они имеют коэффициент усиления по постоянному току (hfe), часто превышающий 1000.

Вместо отдельных транзисторов оба объединены в одном корпусе и могут включать другие компоненты, такие как шумоподавляющие диоды и ускоряющие резисторы.

На табличке 1 показаны упаковка и внутренняя схема TIP120 и TIP125. Они известны как комплементарная пара , имеющая те же электрические характеристики, но противоположную полярность полупроводника. Они рассчитаны на 60 В, 5 А и коэффициент усиления по постоянному току (hfe) 1000.

Табличка 2

Из-за очень высокого коэффициента усиления по току усилители на транзисторах Дарлинга используются для создания чувствительных оптопарных фототранзисторов, таких как в 4N29.

В случае массива транзисторов Дарлингтона ULN2003A мы имеем 7 усилителей на транзисторах Дарлингтона в одном 16-контактном DIP-корпусе.

См. руководство ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона.

Пластина 3

Что такое транзистор Дарлингтона?

Дарлингтон использует как минимум два биполярных транзистора, в которых коллекторы соединены вместе, эмиттер меньшего транзистора соединен с базой большего транзистора, а схемные соединения выполнены с эмиттером большего транзистора и базой меньшего транзистора. является вводом.

Это сделано для получения более высокого коэффициента усиления по мощности, чем может обеспечить один транзистор. Коэффициент усиления по току является произведением hfe каждого отдельного транзистора, в то время как большая часть тока проходит через более крупный транзистор.

Табличка 4

На табличке 4 показаны типичные соединения транзистора Дарлингтона TIP120 NPN с Arduino или другим микроконтроллером.

При hfe 1000 от микроконтроллера требуется очень небольшой ток для включения-выключения двигателя.

Хотя в этом случае входного сигнала 1 мА достаточно для привода двигателя при 1 А, необходимо использовать дополнительный ток (в определенных пределах), чтобы обеспечить полное отключение TIP120.

Табличка 5

Табличка 5 показывает, чем отличаются электрические соединения между TIP120 и TIP125 с системой отрицательного заземления. Обратите внимание на высокое напряжение на базе Q1.

Табличка 6

На табличке 6 показаны соединения для использования транзистора Дарлингтона TIP125 PNP с 5-вольтовым микроконтроллером. Из-за противоположной электрической полярности TIP120 необходимо использовать дополнительный маломощный драйвер NPN. Это связано с тем, что напряжение на базе больше 5 вольт и повредит любой 5-вольтовый микроконтроллер.

Прирост Q2, равный 100, можно умножить на прирост Q1, чтобы получить общее время жизни 100 000.

2,2K — это хорошее значение для обеспечения правильного переключения и ограничения Ib TIP120.

• Быстрая навигация по этому сайту:
• Базовое обучение электронике и проекты
• Основные проекты твердотельных компонентов
• Проекты микроконтроллеров Arduino
• Электроника Raspberry Pi, Программирование

• ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами схем
• Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125
• Управление транзисторами Дарлингтона 2N3055-MJ2955
• Общие сведения о биполярных транзисторных переключателях
• Учебное пособие по переключению мощных N-канальных МОП-транзисторов
• Учебное пособие по силовым P-канальным переключателям MOSFET
• H-мост управления двигателем с мощными МОП-транзисторами
• Управление высоковольтным двигателем H-Bridge на базе IR2110, управляемое Arduino
• Управление высоковольтным мостом постоянного тока на базе IGBT
• Дополнительные примеры схем H-моста MOSFET
• Сборка высокомощного транзистора управления двигателем H-Bridge

• Связанные:
• Учебное пособие по переключению мощных N-канальных МОП-транзисторов
• Учебное пособие по силовым P-канальным переключателям MOSFET
• Испытание силовых МОП-транзисторов, наблюдения
• Проблемы с параллельным подключением МОП-транзисторов
• Базовые схемы тестирования транзисторов MOSFET
• Цепи переключения высоковольтных МОП-транзисторов
• Почему ваши MOSFET-транзисторы становятся горячими YouTube
• Проблемы с параллельным подключением МОП-транзисторов YouTube
• Простые схемы для тестирования MOSFET-транзисторов YouTube

См.