Немного теории. Хочу до конца прояснить переход транзистора в режим насыщения. Схема с ОЭ. Допустим, R коллектора у нас 120 Ом. U коллектора 12В. Максимальный ток коллектора 100 мА. Грубо. Падение КЭ не учитываю.
h21э пусть 70. Как правильно рассчитать ток базы, необходимый для перевода транзистор в ключевой режим, в режим насыщения? Как я себе это представляю- беру график ВАХ с токами базы, по оси Х откладываю точку 12 Вольт. По Y откладываю мой ток 100 мА. Провожу наклонную. Или еще проще- раз ток у меня 100 мА, то рассчитываю ток базы: 100/70= 1,5 мА. Получается, что для разного тока коллектора будет разный ток базы, чтобы вогнать в режим насыщения? Или он один- ток базы насыщения на весь транзистор? Тут немного плыву, подскажите.

h21э зависит от тока коллектора: с ростом Iк h21э, как правило, падает. На требуемый Iк и рассчитывается ток базы

h21э берется из ДШ. Ток базы - с запасом, чтобы гарантировано ввести транзистор в насыщение.

Теоретически-да. Но на практике, скорее всего, берут максимальный достаточный для всех случаев в конкретной схеме.

Именно так.... Тока базы должно хватить, чтобы обеспечить заданный ток коллектора.
А дальше, если это важно, стараются не насыщать транзистор слишком глубоко, так как транзистор из глубокого насыщения и выходить будет дольше.

Спасибо. А насыщать как глубоко надо? Вот есть В =70. Есть мои заданные параметры (100 мА ток коллектора) Сколько из практики оптимально в базу, чтобы гарантированно открылся и не перенасытился? И я правильно понимаю, что для 200 мА данный транзистор не будет в насыщении? Вообще само насыщение- это как попроще объяснить можно?

Это когда больше не открывается
Когда при увеличении тока базы напряжение коллектор-эмиттер уже не уменьшается.


Ток базы выбрать с таким запасом, чтобы при изменении температуры, разброса параметров транзисторов и др. условий транзистор гарантировано заходил в насыщение. "Перенасыщение" скажется на времени закрывания транзистора. Чтобы ускорить переключение транзистора применяют форсирующие цепи: на фронте импульса ток базы избыточен, а затем - на грани выхода из насыщения. Но лучше чуть лишнего в базу подать, чем транзистор выйдет из насыщения и в активном режиме начнет греться, да и амплитуда напряжения на выходе ключа уменьшится (из-за некоторого закрытия транзистора).

больше не открывается, но если в цепи коллектора уменьшим резистор, ток увеличится, соответственно, из насыщения выйдет. Чтобы вернуть туда, нужно увеличить ток базы для нового тока коллектора. Так?

Обычно при расчете берут ток базы в 10 раз меньше тока коллектора, коэффициент h21э как правило не учитывают.

Да, именно так. Так работает преобразователь Ройера. Там в цепи К находится трансформатор. и когда он замагничивается, его индуктивность резко падает, возрастает ток К и транзистор выходит из насыщения. И поскольку там есть еще обмотки, включенные в Б, то это и приводит к запиранию этого транзистора и отпиранию другого...

Ток базы рассчитывается на максимальный ток коллектора. А если нужно регулировать, то применяется ключ с пропорционально-токовым управлением.
Например, http://myrepititor.ru/sau/168-Primenenie_p...niya_tranz.html

Но это только для работы ключа на определенной частоте

Время выхода ключа из режима насыщения зависит от соотношения тока коллектора и тока базы это так, но часто требуется просто надежно открыть ключ.

В технических характеристиках на транзистор, как правило, приводятся статические характеристики для режима насыщения, т.е. зависимость Uк-э нас. от тока коллектора.
При этом характеристики снимаются для различных коэффициентов насыщения (Iк/Iб). Его значение может быть от 5 до 20 и оно всегда меньше h21э (статического коэффициента передачи).
Вот по этим характеристикам Вы и должны определиться с необходимой и достаточной величиной тока базы.
Даже при отсутствии характеристик производитель всегда приводит максимальное значение
Uк-э нас. для определенного режима.

Вот пример характеристик на биполярные транзисторы BCX54 ...- BCX56...
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BCX5...11589d20fda0368
См. стр.2 и график Collector-emitter saturation voltage.

DC current gain
IC= 500 mA, VCE= 2 V hFE 25 - -

Collector-emitter saturation voltage
IC= 500 mA, IB= 50 mA VCEsat - - 0.5V

Транзистор выходит из насыщения потому, что при насыщении сердечника трансформатора, ток в базовой обмотке перестает наводиться, следовательно ток базы уменьшается и транзистор выходит из насыщения. Но не из-за увеличения тока коллектора транзистор выходит из насыщения. Увеличение тока коллектора-это побочный эффект, создающий импульсы тока, ухудшающие КПД преобразователя.

немного по графикам не понятно. Можно еще раз попросить. Если не сложно, со стрелочками на графике. Т.е. как на практике из даташита это рассчитывают.

Понял, из таблицы берется значение максимальное. Но это на 500 мА.
А на 100- тогда как? Судя из графиков, берется h21э = 10. Вот и весь расчет.

Постараюсь объяснить базовый принцип выбора режима насыщения биполярного ключа
на примере более наглядных характеристик для транзисторной сборки 2ТС622.
Относительно исходного примера суть дела ничуть не меняется.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Наш исходный параметр это ток коллектора.
На среднем графике приведена зависимость Uк-э нас. от тока коллектора при определенном отношении Ik/Ib.
Самое главное и основное в этом рисунке это то, что производитель гарантирует нам значение параметра Uк-э нас.
Другими словами, мы гарантировано получаем режим насыщения с параметром Uк-э нас., если будем находится в рабочей области производителя.
Сразу добавлю, что на этих графиках могут быть дополнительно отображены предельные зависимости от температуры.
Для нашего тока коллектора 100ма находим, что выдерживая отношение Ik/Ib от 20 до 5 мы гарантированно получим Uк-э нас. не более 0.5В,
а это и есть режим насыщения. При этом ток базы получается в диапазоне от 5 до 20 ма.
Из первого графика видно, что h21э (при токе 100ма) имеет значение порядка 55.
В итоге мы берем ток базы не просто с каким-то запасом, а конкретно тот, который обеспечивает ключевой режим.

Спасибо, понятно. Но это русский транз, а в западных даташитах как читать? Тот, что выше прислали?

Проще - насыщение это когда оба перехода транзистора открыты.

Для тока нагрузки, соответствущему указанному как номинальный в титуле паспорта, всегда Ik/10, для меньшего на порядок — Ik/50...Ik/100.

Ну, и если не хочется глубоко насыщать транзистор, ставят диод Шоттки между базой и коллектором, через который (диод) стекает избыточный входной ток при уменьшении коллекторного напряжения ниже базового.

Кстати, не все транзисторы одинаково хорошо работают в насыщении. Для тех, которые разработаны специально для ключевого режима (у них меньшее напряжение насыщения и более быстрый выход из него), в ДШ есть более подробные данные (графики) по насыщению.

могли бы посоветовать специальные транзисторы для микроконтроллеров, где уже резисторы в корпусе стоят? Чтобы специально в режиме ключа работали.

PDTC1114,MMUN2212.
Но на мой вкус лучше МОП-транзисторы применять, начиная с 2N7002. Нет потребления по входу, очень низкое сопротивление в открытом состоянии, соответственно гораздо большие коммутируемые токи

может и лучше, но вопрос был в теории по биполярному.
Всем спасибо за консультацию.

если ставить 2N7002, то в затвор резистор 10 К на всякий случай ограничивающий и S на землю, к D нагрузку. Или еще есть хитрости?

Не нужно никаких резисторов, т.к. ограничивать нечего. В остальном правильно: исток на землю.

Если ключ ответственный, то ставить 2 резистора в затвор, 1 из которых на землю, для предотвращения открывания если в GPIO включится встроенная подтяжка (у некоторых такое происходит в состоянии RESET, когда подключен программатор или при включении/выключении питания)