Transistor Darlington adalah Penjelasan Secara Lengkap

Transistor Darlington ditemukan pada tahun 1953, oleh seorang insinyur dan penemu kelistrikan AS, Sidney Darlington.

Transistor Darlington menggunakan dua transistor BJT (Bi-polar junction transistor) standar yang dihubungkan bersama.  

Transistor Darlington terhubung dalam konfigurasi di mana salah satu emitor transistor memberikan arus bias ke basis transistor lain.

Pasangan Transistor Darlington dan Konfigurasinya:

Jika kita melihat simbol Transistor Darlington, kita dapat dengan jelas melihat bagaimana dua transistor dihubungkan, Apa itu Transistor? Jenis Transistor dan Cara Kerjanya

Pada gambar di bawah ini, dua jenis transistor Darlington ditampilkan. Di sisi kiri adalah NPN Darlington dan di sisi lain adalah PNP Darlington. Kita dapat melihat NPN Darlington terdiri dari dua transistor NPN, dan PNP Darlington terdiri dari dua transistor PNP.  

Emitor transistor pertama terhubung langsung melintasi basis transistor lain, juga kolektor dari kedua transistor dihubungkan bersama. Konfigurasi ini digunakan untuk transistor NPN dan PNP Darlington.  

Dalam konfigurasi ini, pasangan atau transistor Darlington menghasilkan penguatan yang jauh lebih tinggi dan kemampuan amplifikasi yang besar.

Transistor BJT normal (NPN atau PNP) dapat beroperasi antara dua kondisi, ON dan OFF. Kita perlu menyediakan arus ke basis yang mengontrol arus kolektor. Ketika kami memberikan arus yang cukup ke basis, BJT masuk dalam mode saturasi dan arus mengalir dari kolektor ke emitor. Arus kolektor ini berbanding lurus dengan arus basis.  

Rasio arus basis dan arus kolektor disebut penguatan arus transistor yang dilambangkan sebagai Beta (β). Dalam transistor BJT tipikal, penguatan arus terbatas tergantung pada spesifikasi transistor, Transistor PNP Penjelasan Serta Cara kerja 

Namun dalam beberapa kasus, aplikasi membutuhkan lebih banyak penguatan arus yang tidak dapat disediakan oleh satu transistor BJT. Pasangan Darlington sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan penguatan arus tinggi.

Konfigurasi Silang:

Namun, konfigurasi yang ditunjukkan pada gambar di atas, menggunakan dua PNP atau dua NPN, ada konfigurasi Darlington lainnya atau konfigurasi silang juga tersedia, di mana PNP digunakan dengan NPN, atau NPN digunakan dengan PNP. Jenis konfigurasi silang ini disebut sebagai konfigurasi pasangan Sziklai Darlington atau konfigurasi Dorong-Tarik.

Pada gambar di atas, pasangan Sziklai Darlington ditampilkan. Konfigurasi ini menghasilkan lebih sedikit panas dan memiliki kelebihan dalam hal waktu respons.  

Kami akan membahasnya nanti. Ini digunakan untuk penguat kelas AB atau di mana topologi Dorong-Tarik diperlukan.

Perhitungan Keuntungan Arus Pasangan Transistor Darlington:

Pada gambar di bawah ini kita dapat melihat dua transistor PNP atau dua transistor NPN dihubungkan bersama.

Keuntungan keseluruhan saat ini dari pasangan Darlington akan menjadi-

Penguatan arus (hFE) = Penguatan transistor pertama (hFE1) * Penguatan transistor kedua (hFE2)

Pada gambar di atas, dua transistor NPN membuat konfigurasi NPN Darlington. Dua transistor NPN T1 dan T2 dihubungkan bersama dalam urutan di mana, kolektor T1 dan T2 terhubung. T1 transistor pertama menyediakan arus basis yang diperlukan (IB2) ke basis transistor kedua T2. Jadi, arus basis IB1, yang mengendalikan T1 mengendalikan aliran arus di basis T2.

Jadi, keuntungan arus total (β) tercapai, ketika arus kolektor tercapai

β * IB sebagai hFE = fFE1 * hFE2

Karena dua kolektor transistor dihubungkan bersama, arus Kolektor Total (IC) = IC1 + IC2

Sekarang seperti dibahas di atas, kita mendapatkan arus Kolektor β * IB1

Dalam situasi ini, keuntungan saat ini adalah satu atau lebih besar dari satu.

Mari kita lihat bagaimana gain arus adalah perkalian dari gain arus dua transistor.

IB2 dikendalikan oleh arus emitor T1, yaitu IE1. IE1 terhubung langsung melalui T2. Jadi, IB2 dan IE1 sama.

IB2 = IE1.

Kita bisa mengubah hubungan ini lebih jauh dengan

IC1 + IB1

Mengubah IC1 seperti yang kita lakukan sebelumnya, kita dapatkan

β1IB1 + IB1

IB1 (β1 + 1)

Sekarang seperti sebelumnya, kita telah melihatnya

IC = β1IB1 + β2IB2

Sebagai, IB2 atau IE2 = IB1 (β1 + 1)

IC = β1IB1 + β2 IB1 (β1 + 1)

IC = β1IB1 + β2 IB1 β1 + β2 IB1

IC = {β1 + (β1 + β2) + β2}

Jadi, IC arus kolektor total adalah gain kombinasional dari gain transistor individu.

Contoh Transistor Darlington:

Beban 60W dengan tegangan input 15V perlu dialihkan menggunakan dua transistor NPN, membuat pasangan Darlington.  

Keuntungan transistor pertama akan menjadi 30 dan keuntungan transistor kedua akan menjadi 95. Kami akan menghitung arus basis untuk mengalihkan beban.

Seperti yang kita ketahui, saat beban dinyalakan, arus kolektor akan menjadi arus beban. Sesuai hukum daya, arus kolektor (IC) atau arus Beban (IL) akan menjadi

IL = IC = Daya / Tegangan = 60/15 = 4Amps

 Karena penguatan arus basis untuk transistor pertama adalah 30 dan untuk transistor kedua menjadi 95 (β1 = 30 dan β2 = 95) kita dapat menghitung arus basis dengan persamaan berikut -

Jadi, jika kita menerapkan arus 1,3mA pada basis transistor pertama, Beban akan beralih ke "ON" dan jika kita menerapkan arus 0 mA atau membumikan basis, beban akan dimatikan "OFF".

Aplikasi Transistor Darlington:

Penerapan transistor Darlington sama dengan Transistor BJT biasa.

Pada gambar di atas transistor NPN Darlington digunakan untuk mengalihkan beban.  

Beban bisa apa saja dari beban Induktif atau Resistif. Resistor Basis R1 memberikan arus Basis ke transistor NPN Darlington. Resistor R2 untuk membatasi arus ke beban.  

Ini berlaku untuk beban tertentu yang membutuhkan pembatasan arus dalam operasi yang stabil. Sebagai contoh menunjukkan bahwa arus basis yang dibutuhkan sangat rendah, dapat dialihkan dari mikrokontroler atau unit logika Digital dengan mudah.  

Tetapi ketika pasangan Darlington berada di wilayah jenuh atau sepenuhnya dalam kondisi, ada penurunan tegangan di basis dan emitor.  

Ini adalah kerugian utama bagi pasangan Darlington. Penurunan tegangan berkisar dari .3V hingga 1.2v. Karena penurunan tegangan ini transistor Darlington menjadi lebih panas ketika dalam mode penuh dan memasok arus ke beban.  

Selain itu, karena konfigurasi resistor kedua dihidupkan oleh resistor pertama, Transistor Darlington menghasilkan waktu respons yang lebih lambat. Dalam kasus seperti itu, konfigurasi Sziklai memberikan keuntungan atas waktu respons dan kinerja termal.

Transistor NPN Darlington yang populer adalah BC517.

Sesuai lembar data BC517, grafik di atas memberikan penguatan arus DC BC517. Tiga kurva dari bawah ke lebih tinggi masing-masing memberikan informasi tentang suhu lingkungan.  

Jika kita melihat kurva suhu sekitar 25 derajat, penguatan arus DC maksimum ketika arus kolektor sekitar 150mA.

Apa itu Transistor Darlington Identik?

Transistor Darlington Identik memiliki dua pasangan identik dengan spesifikasi yang sama persis dengan penguatan arus yang sama untuk masing-masing pasangan. Itu berarti gain arus transistor pertama β1 sama dengan gain arus transistor kedua β2.

Dengan menggunakan rumus arus kolektor, penguatan arus dari Transistor Identik akan menjadi-

IC = {{β1 + (β2 * β1) + β2} * IB}

IC = {{β1 + (β2 * β1) + β1} * IB}

β2 = IB / IC

Keuntungan saat ini akan jauh lebih tinggi. Contoh pasangan NPN Darlington adalah TIP120, TIP121, TIP122, BC517 dan contoh pasangan PNP Darlington adalah BC516, BC878, dan TIP125.

IC Transistor Darlington:

Pasangan Darlington memungkinkan pengguna untuk menggerakkan lebih banyak aplikasi daya dengan beberapa miliamp sumber arus dari pengontrol mikro atau sumber arus rendah.

ULN2003 adalah chip yang banyak digunakan dalam elektronik yang menyediakan array Darlington arus tinggi dengan tujuh keluaran kolektor terbuka. Keluarga ULN terdiri dari ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A, tiga varian berbeda dalam beberapa pilihan paket. ULN2003 adalah varian yang banyak digunakan dalam seri ULN.  

Perangkat ini menyertakan dioda penekan di dalam sirkuit terintegrasi, yang merupakan fitur tambahan untuk menggerakkan beban induktif menggunakan ini.

Ini adalah struktur internal IC ULN2003. Ini adalah paket celup 16pin. Seperti yang bisa kita lihat pin input dan output berlawanan, karena itu lebih mudah untuk menghubungkan IC dan membuat desain PCB lebih sederhana.

Ada tujuh pin kolektor terbuka yang tersedia. Satu pin tambahan juga tersedia yang berguna untuk aplikasi terkait beban induktif, bisa berupa motor, solenoida, relai, yang membutuhkan dioda freewheeling, kita bisa membuat sambungan menggunakan pin itu.

Pin input kompatibel untuk digunakan dengan TTL atau CMOS, di sisi lain pin output mampu menenggelamkan arus tinggi. Sesuai lembar data, pasangan Darlington mampu menenggelamkan arus 500mA dan dapat mentolerir arus puncak 600mA.

Pada gambar atas, koneksi array Darlington yang sebenarnya ditampilkan untuk setiap driver. Ini digunakan di tujuh pembalap, masing-masing pembalap terdiri dari sirkuit ini.

Ketika pin input ULN2003, dari pin 1 ke pin 7, dilengkapi dengan High, output akan rendah dan itu akan menenggelamkan arus yang melaluinya.  

Dan ketika kami menyediakan pin input Low in, output akan dalam keadaan impedansi tinggi, dan tidak akan menenggelamkan arus.  

Pin 9 digunakan untuk dioda freewheel; itu harus selalu terhubung ke VCC, saat mengalihkan beban induktif apa pun menggunakan seri ULN.  

Kita juga dapat mendorong lebih banyak aplikasi saat ini dengan memparalelkan dua pasang input dan output, seperti kita dapat menghubungkan pin 1 dengan pin 2 dan di sisi lain dapat menghubungkan pin 16 dan 15 dan paralel dua pasang Darlington untuk mendorong beban arus yang lebih tinggi.

ULN2003 juga digunakan untuk menggerakkan motor stepper dengan Mikrokontroler.

Mengganti Motor menggunakan ULN2003 IC:

Selain itu, saat Motor digunakan, pin 9 dihubungkan melintasi VCC untuk memberikan perlindungan freewheeling.

Resistor memberikan pull-up rendah, membuat input RENDAH ketika tidak ada aliran arus yang datang dari sumber, yang membuat impedansi tinggi output menghentikan motor. Kebalikannya akan terjadi ketika arus tambahan diterapkan pada pin input.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini