Met een Darlington-transistor kun je twee apparaten in cascade op elkaar aansluiten, waardoor je meer vermogen kunt verwerken. Absoluut gezien, het voordeel van een BJT-structuur ten opzichte van een MOSFET is dat je geen poort hebt met oxide-isolatie en je je daardoor geen zorgen hoeft te maken over een latch-up van de inductieve fly-back . Elke inductor, zoals in motoren en relais, slaat een flux op over de spoel en een verandering in de werking zal een grote spanningsterugslag veroorzaken. Die flyback-spanning kan de kruising op de MOSFET omkeren of mogelijk de poort beschadigen.

Als je gewoon aan het spelen bent, is het voordeel van de BJT robuustheid. Als u zich zorgen maakt over stroom, is het voordeel van de MOSFET dat de capacitieve ingang na het opladen geen stroom trekt.

Dat is het korte, korte antwoord.

1) Power FET's en Darlingtons zijn twee verschillende dieren. Een BJT functioneert het beste als een lineair apparaat dat precies STROOM wordt aangestuurd. BJT's hebben inherent hogere bandbreedtes dan FET's en zijn over het algemeen goedkoper voor identiek stroomtransport. Bovendien kunnen BJT's uitstekende en goedkope constante stroombronnen maken, waardoor ze een eenvoudige maar nauwkeurige constante stroombron vormen voor gevoelige stroomgestuurde apparaten zoals LED's. Met BJT's en met name de Darlington-configuraties kunt u nauwkeurig een uitgangsstroom in het bereik van 0-10A + regelen met doorgaans minder dan 2mA van een MCU met een eenvoudige stroominstelweerstand naar de basis die is aangesloten op een microcontroller-pin.

2) Voor precisie met behulp van een PNP Darlington, wordt de basisstroom naar aarde verwezen, een microcontroller-pin kan nog steeds worden gebruikt, de uitgang is gewoon laag gedraaid om de basisweerstand te aarden. Als de hoofdvoedingsspanning varieert, moet een stroomdetectieweerstand worden gebruikt voor feedback ter compensatie. Microcontroller-pinstromen variëren afhankelijk van het sourcing- / zinkvermogen en verschillende MCU-families hebben verschillende mogelijkheden. Een typische 5V AVR kan tot 20-30mA / pin als TTL sourcen / zinken, en de SAM-gebaseerde arduino's zoals de DUE hebben twee soorten pin-mogelijkheden, lage en hoge stroompinnen, hoge stroompinnen die slechts 15mA / 9mA kunnen genereren ( low power CMOS), dus houd hier rekening mee als je geen op-amp als buffer gebruikt.

3) Hoewel BJT's geweldig zijn in het versterken van kleine signalen met lage vervorming en het nauwkeurig regelen van hoge stromen, zorgen BJT's voor slechte schakelaars, want zelfs als ze verzadigd zijn, hebben ze nog steeds Vce-spanningsdalingen van meer dan 2V, dit betekent aanzienlijke vermogensdissipatie bij hoge stromen, wat een aanzienlijke warmteproductie betekent. Zelfs als je een Darlington hebt die 20 A aankan voordat de gain wegrolt, met slechts 0,96 A en een omgevingstemperatuur van 30 ° C, heb je een junctietemperatuur van 150 ° C zonder koellichaam.

4) Power MOSFET's zijn bijna het tegenovergestelde van BJT's die in bedrijf zijn, ze zijn geweldig als schakelaars, maar als ze niet zorgvuldig zijn ontworpen, zorgen ze voor slechte lineaire stroomregeling en versterkende apparaten. Dit heeft te maken met de relatief grote poortcapaciteiten die het vermogen van de vermogens-FET om hoge bandbreedtes te hebben, beperken. Speciale gate-driver-IC's kunnen de grote laad- / ontlaadstromen aan wanneer de poortcapaciteit van een mosfet bij hoge frequenties wordt bekrachtigd, maar verhogen ook de projectkosten / complexiteit.

5) Mosfets hebben doorgaans veel kleinere "lineaire" gebieden dan BJT's. en hebben vrijwel geen "aan" -weerstand zolang aan de Vgs-voorwaarden wordt voldaan om de MOSFET in verzadiging te drijven. Met "aan" spanningsdalingen Vds in het mV-gebied, is het enige aanzienlijke vermogen dat wordt gedissipeerd wanneer de MOSFET in de overgang is van uit naar aan en terug. Een typische vermogens-MOSFET kan een continue Id van 40A of meer hebben en heeft geen koellichaam nodig totdat u bijna de helft van die waarde hebt bereikt, omdat de weerstand van de MOSFET wanneer deze is ingeschakeld, meestal in het milliohms-gebied ligt. Met een omgevingstemperatuur van 30 ° C zou een TO-220 case Mosfet met 0,01 Ohm RDSon (10 milliohm) dezelfde 2,4 W kunnen verdrijven als een TO-220 gebaseerde BJT zonder koellichaam, maar zou 15.49A passeren zonder een koellichaam op dezelfde 150C junctietemperatuur!

6) Het gebruik van een Darlington in een TO-220-behuizing met een voldoende grote heatsink kan grote stromen lineair regelen met slechts een paar mA gaan / komen (NPN / PNP) naar / van hun bases. Een Darlington kan ook worden gebruikt om kleine stromen / signalen nauwkeurig te versterken met een zeer lage vervorming vanwege hun grotere "lineaire" gebieden (ideaal voor DC-RF-precisievoedingstoepassingen). Darlingtons zijn bijzonder goed geschikt als een constante stroombron waar de output rimpel van een schakelende voeding een probleem zou zijn voor uw ontwerp. Dit heeft echter een prijs met grote spanningsdalingen van 2V of meer over de collector en de emitter, wat leidt tot hoge vermogensdissipaties. BJT's zijn ook vatbaar voor thermisch weglopen zonder dat een attent ontwerp apparaten met een positieve temperatuurcoëfficiënt zijn.

7) Met een zorgvuldig ontwerp kan een mosfet worden gemaakt om te werken in zijn kleinere "lineaire" regio, maar zal hij vergelijkbare vermogensverliezen verdrijven als een BJT terwijl hij binnen dit "lineaire" gebied opereert. MOSFET's zijn echter meestal apparaten met een negatieve temperatuurcoëfficiënt (ze zijn enigszins beveiligd tegen overstroom). Het zijn vrij statisch gevoelige apparaten (zoals alle CMOS), dus voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen en ESD-apparatuur moet aanwezig zijn bij het hanteren van FET's.

BJT PRO's :

• relatief eenvoudig in gebruik, gemakkelijk te bedienen
• goedkoop
• vereisen weinig ondersteuningscircuits
• DC naar radiofrequentie werking
• niet ESD-gevoelig, geen ESD-voorzorgsapparatuur nodig om mee te werken

BJT NADELEN :

• Inefficiënt
• hebben relatief hoge vermogensdissipaties (koellichamen zijn bijna noodzakelijk)
• Positieve tempco kan leiden tot thermisch weglopen en vernietig de transistor
• Hebt u hoge wattage en lage waarde "ballast" weerstanden nodig om parallel te schakelen

Power MOSFET PROS :

• Zeer lage RDSon maakt ontwerpen met hoge stroom en lage vermogensdissipatie mogelijk
• poortstroom treedt alleen op tijdens opladen / ontladen van poortcapaciteit
• Geschikt voor schakelontwerpen met hoge stroomdichtheid met kleine / geen koellichamen
• kan parallel worden geschakeld zonder "ballast" -weerstanden (alleen voorschakelen)
• MOSFET's voor poortvermogen op logisch niveau met geïntegreerde stuurprogramma's voor poortlaadpomp beschikbaar
• De meeste zijn negatieve temco-apparaten

Power MOSFET CONS:

• Relatief grote poortcapaciteit beperkt de frequentie van DC tot ~ 10 MHz
• Speciale poortaandrijvings-IC's vereist voor hoogfrequente / krachtige FET's
• Zeer ESD-gevoelige apparaten, die de aanschaf van ESD-voorzorgapparatuur vereisen
• Gate-MOSFET's op logisch niveau hebben vrij langzame overgangstijden Ton + Toff = avg ~ 44nS (22,7 MHz bijna bovengrens) - niet echt een nadeel, tenzij MCU freq> ~ 44MHz

Hopelijk kan dit de geschiktheid van BJT vs. MOSFET-keuze voor een bepaalde taak beter verduidelijken.

Nee, een darlington geeft je niet meer "power handling" dan een enkele BJT (bipolaire junctie-transistor, dit zijn degenen die beschikbaar zijn in NPN- en PNP-typen). In feite is een darlington slecht voor de belastbaarheid vanwege de grote spanningsval wanneer deze is ingeschakeld. Dit veroorzaakt veel meer dissipatie bij dezelfde stroom als een enkele BJT.

Het enige voordeel van een Darlington is dat de stroomversterking veel hoger is dan een enkele BJT. Het is in feite de winst van de twee BJT's die samen de darlington vormen, vermenigvuldigd. Dit kan handig zijn bij het schakelen van lage stromen die worden bestuurd door signalen met hoge impedantie, en je hebt geen hoge snelheid nodig.

Er zijn andere manieren om te beginnen met een signaal met hoge impedantie en voldoende stroom te leveren om een ​​enkele BJT aan te sturen. schakelelement.

Wat betreft het onderscheid tussen MOSFET's en BJT's, elk heeft zijn voor- en nadelen. BJT worden aangestuurd met stroom op een lage spanning. Elke BJT kan worden aangestuurd met spanningen op logisch niveau. FET's zijn spanningsgeregeld, en alle FET's met een relatief laag voltage (tot 30 V of zo) hebben een poortaandrijving van 10-12 V nodig. Dat vereist een speciale FET-driverchip of -circuit om de FET te besturen vanuit een typisch signaal op logisch niveau.

Zowel BJT's als FET's kunnen in de juiste gevallen aanzienlijk vermogen aan.BJT's zien er meer uit als een spanningsbron wanneer ze aan staan, en FET's meer als een weerstand.Welke minder vermogen dissipeert, hangt af van de stroom en de Rdson van de FET.Met een paar ampère en 10 volt zijn FET's efficiënter omdat de huidige tijden dat de Rdson minder is dan de 200 mV of zo van zelfs een goed verzadigde BJT.De FET-spanningsval stijgt lineair met de stroom.De spanningsval van een BJT begint hoger, maar stijgt minder dan lineair met stroom.Bij hoge stromen kan een BJT minder spanning laten vallen.Ook hebben FET's die hogere spanningen moeten weerstaan een hogere Rdson, dus BJT's zien er beter uit bij hogere stromen en spanningen.Wanneer dissipatie en een paar 100 mV-daling geen groot probleem is, komt het neer op de prijs, waar BJT's meestal beter in zijn voor gelijkwaardige spanning en stroomcapaciteit.

FET's zijn ook (in het algemeen) moeilijker voor een laagspanningscircuit om aan te sturen dan BJT's (in het algemeen).

Het is niet ongebruikelijk om 5 of 10 volt Vgs nodig te hebben om een ​​gespecificeerde 'draai- op "voltage voor een FET - wat wat zakdoek vereist als je het bestuurt vanaf een 3.3V-apparaat. Of sommige FET's vereisen dat Vgs negatief wordt getrokken om uit te schakelen.

Een BJT heeft wat stroom nodig, bij ~ 0,7 V of ~ 1,4 V voor een Darlington - en geen extra stuurcircuit om stuurspanningen te genereren uit het werkingsbereik van de micro.

Dit geldt niet voor alle gevallen, maar het is van toepassing op voldoende gevallen om af en toe het antwoord te zijn.

Naast de punten van b degnan, kan een BJT efficiënter zijn als zowel een FET als een BJT vooringenomen zijn in verzadiging om zeer hoge stroombelastingen aan te sturen. Bedenk dat vermogensverlies van drain naar source in een verzadigde FET wordt gegeven door I ^ 2 * Rdson, waarbij vermogensverlies in een verzadigde BJT van colletor naar emitter wordt gegeven door I * Vjunction; de laatste schaalt lineair met stroom, terwijl de eerste kwadratisch schaalt. Wanneer de stromen laag zijn, is de FET doorgaans efficiënter, vooral omdat Rdson doorgaans lager is dan Vjunction bij lage stromen, maar afhankelijk van de individuele apparaten in kwestie en de biasomstandigheden kan dat heel goed veranderen naarmate de belastingsstroom toeneemt.

Het is ook mogelijk dat de reden niet is wat het beste is voor dit circuit, maar wat het beste is voor alle circuits die de ingenieur verwacht nodig te hebben. BJT's zorgen voor wat meer flexibiliteit en hergebruik; als je een geval vindt waarin je een klasse A-versterker wilt in plaats van een klasse D, zal een BJT waarschijnlijk beter werken dan een FET. Dit maakt misschien niet zoveel uit als u niet veel circuits ontwerpt, of als de concurrentie voor uw product zo hevig is dat een kleine voorsprong in specificaties of kosten van cruciaal belang is, maar anders kunt u onderdelen hergebruiken en dus minder onderdelen waarvoor u gegevensbladen moet opslaan / zoeken / bewaren, kan tijd, moeite en geld besparen in vergelijking met het hebben van de beste onderdelen voor elk geval.

In nogal wat Arduino-voorbeelden zie je mensen junctie-transistors gebruiken om een ​​motor van stroom te voorzien. In dit geval gebruikt hij bijvoorbeeld een Darlington-transistor ... Is er een reden om iets anders te gebruiken dan een MOSFET (tenzij je er gewoon geen hebt en je hebt wel een ander type?)

Hij weet waarschijnlijk gewoon niet beter. Darlington-transistors zijn een oude technologie die grotendeels is achterhaald. Ze hebben een hoge spanningsval (typisch 1,1V minimum , terwijl een goede FET minder dan 0,2V zou moeten dalen), een slechte stroomcapaciteit en een lage schakelsnelheid. In tegenstelling tot MOSFET's hebben bipolaire transistors geen ingebouwde lichaamsdiodes, dus in een brugcircuit heb je externe flyback-diodes nodig om de inductieve back-emf aan te kunnen. Ik kan geen goede reden bedenken om er een te gebruiken met een Arduino.

Maar hobbyisten gebruiken ze nog steeds omdat ze gewoon oude circuits kopiëren en niet weten dat er betere alternatieven beschikbaar zijn. Evenzo zul je zien dat mensen een ULN2003 of L298 proberen te gebruiken om motoren met verschillende Ampère aan te drijven, of oude FET's zoals de IRF540 die 10V Gate-aandrijving nodig hebben. Vervolgens gebruiken ze een 1N4004-gelijkrichter met langzaam herstel als flyback-diode!

Kortom, ga er niet vanuit dat een of ander amateurproject dat u op internet vindt, correct is ontworpen, hoe glad de webpagina ook lijkt ...

Nou, MOSFET's zijn beter in vergelijking met BJT's (je kunt zelf naar voor- en nadelen zoeken).

In jouw specifieke geval, nee, een Darlington-paar-IC was helemaal niet vereist. De motorgrootte was vrij klein, dus hij zal nooit meer dan 100 mA aan de bovenkant trekken. Een enkele BJT (BC547) zou hetzelfde effect hebben gehad.

Om je vraag te beantwoorden, het is eigenlijk een ontwerpbeslissing, de balans tussen kosten en efficiëntie.

BJT's zijn altijd veel goedkoper in vergelijking met MOSFET's. Dus in kleine toepassingen en kleine projecten zoals in de link die u noemde, zou de belasting nooit meer dan 100 mA trekken, dus een goedkope BC547 zou een betere optie zijn dan een MOSFET die in staat is om meer dan een paar ampère aan te kunnen (algemeen geval), maar het is duurder.