Comutação de 12V com um sinal ativo baixo de 5V

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Estou tentando alternar 12V (max 30mA) com um sinal de um MCU que eu preferiria estar ativo baixo (então a tensão de saída é 12V quando o sinal de controle é 0V e 0V quando o sinal de controle é 5V).

Como tenho muitos transistores bipolares em mãos, estou procurando uma solução usando transistores bipolares. Para um sinal alto ativo, encontrei uma resposta neste site que parece funcionar perfeitamente, e parece que isso pode ser adaptado a um sinal baixo ativo adicionando mais um transistor PNP:

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

No entanto, três transistores para o que parece ser um problema bastante simples parecem um pouco excessivos. Existe uma solução melhor?

microtherion
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Respostas:

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Que tal isso para uma idéia.

Com a entrada em 5V, nenhuma corrente pode fluir através do zener (5 + 9> 12). O transistor PNP de saída retido pelos resistores do emissor base (= 4k7 + 2k2) e a saída é 0. Quando a entrada é puxada para 0V, uma pequena corrente flui através da base e do resistor 2k2. A junção dos dois resistores será de 9V (tensão zener) e a base estará em 11,4V (assumindo uma queda de 0,6V Vbe). A corrente total que flui através da base e do zener (corrente do coletor) será adicionada (lei atual de Kirchoff). Com os valores mostrados, a corrente base será de 0,5mA e a corrente do resistor de 1,4mA, fornecendo uma corrente de dissipador de pouco menos de 2mA.

insira a descrição da imagem aqui

JIm Dearden
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Este é um bom circuito; 5 + 9> 11,5, portanto, deve funcionar.
Andy aka
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É melhor desenhar esquemas para que o "fluxo" vá da esquerda para a direita (entradas à esquerda, saídas à direita), ou seja, uma imagem espelhada do que você tem agora.
Tcrosley 23/05
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@ Convenção tcrosley Você está certo, mas eu estava simplesmente tentando mostrar o circuito da mesma maneira que havia sido solicitado na pergunta para tornar a comparação mais clara. Como me foi apontado há muito tempo - As regras são para a tolerância dos tolos e a orientação dos sábios.
JIm Dearden
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+1 para uma abordagem diferente, ao invés de tentar fazer cada problema um prego para o martelo transistor :-)
Anindo Ghosh
Então, como eu traduziria isso para 18v em vez de 12v? 5 + 9 <18 e preciso ajustar os resistores para manter a junção dos dois resistores em 9v?
ThatAintWorking 12/12
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Você pode conseguir isso com dois transistores NPN, como mostrado abaixo. Como você pode ver, sempre que um 0Vsinal é dado, 12Vé visto na saída, e sempre que a 5Vé dado na entrada, 0Vé visto na saída.

Vamos ver como isso funciona. Primeiro de tudo, vamos começar com o cenário em que a entrada está 5V, ou em outras palavras HIGH,. Isso ativará Q1 e a tensão no coletor de Q1 será quase igual à tensão em seu emissor, que é GND. A base do Q2 está conectada ao coletor do Q1; portanto, quando existe 0Vno coletor do Q1, ou seja, quando Q1 está ativado, Q2 está desativado. Isso ocorre porque a base do segundo trimestre será reduzida ao chão.

Quando a entrada é 0V, ou LOW, Q1 não liga e pode ser imaginado como não estando conectado. Portanto, a corrente que passa por R1 será LIGADA Q2.

A corrente de Q2 é limitada com sua corrente de base e hFE, como pode ser visto na equação abaixo;

ICQ2=IBQ2hFEQ2=120.610103300=350mA

Como pode ser visto, a corrente máxima que pode passar pelo Q2 é de cerca de 350mA. Mas isso depende muito do hFE do transistor, que pode variar de 50 a 300. Com um hFE de 50, a corrente pode atingir no máximo 60 mA, o que é suficiente para suas especificações. Baixar R1 aumentará a corrente que Q2 passará.

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abdullah kahraman
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Obrigado por esta solução! Uma restrição que não mencionei na minha pergunta é que um interruptor lateral alto seria muito mais fácil para eu lidar com o problema geral do que esse interruptor lateral baixo.
microtherion 23/05
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Aqui está uma idéia: -

insira a descrição da imagem aqui

Dois NPNs e um PNP para o estágio de saída. O resistor R é opcional, mas algumas pessoas gostam de ver um lá. Faça 4k7.

Com um inversor lógico 1 do MCU, a base do transistor médio é encurtada para aterrar e, portanto, a corrente do coletor não flui e, portanto, o transistor de saída será desligado.

Andy aka
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Como a corrente base do PNP poderia ser diferente de zero sem R?
Avakar 23/05
@avakar Eu disse que era opcional, mas se eu estivesse sendo exigente, eu diria que sem corrente de coletor do meio do npn, não haverá corrente de base no pnp.
Andy aka
@ Andyaka, você poderia explicar por que isso é uma melhoria em relação ao meu circuito original? Na minha perspectiva ingênua, a contagem de componentes das duas abordagens é praticamente idêntica. O problema é que meu circuito não funcionaria na prática?
microtherion
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@microtherion good point - reli sua pergunta e agora percebo que você adicionou o transistor extra para a inversão. OK para ser um pouco mesquinho não é da minha natureza, mas meu circuito não precisa de uma conexão de + 5V e funciona com uma entrada de MCU de aproximadamente 1V. Você ainda precisará da conexão de 5V e sua entrada precisará ir entre 0V e essa tensão (embora possa ser 3v3 ou menos). Sua entrada precisa girar para cima para fechar o trilho de potência do MCU para operar corretamente, enquanto a mina precisa girar perto de 0V para operar. Balanços / rotatórias etc.
Andy aka
@ Andyaka, meu mal, eu li "no R" como "R = 0" em vez de "R = infinito". Com o último, faz sentido :) #
1123 avakar