Co robi (PNP) BJT ze zwartym CE?

Przeglądałem arkusz danych TI dla LM78L05 i zauważyłem ten schemat aplikacji:

Zwróć uwagę, w jaki sposób Q2 ma zwarty kolektor i emiter. Nie mogę powiedzieć, że widziałem to wcześniej, a wyszukiwanie niczego nie znalazło.

Jaką rolę odegrałby Q2 w tej konfiguracji?

Podejrzewam diodę, ale nie mogę zrozumieć, dlaczego zwykła stara dioda nie działałaby lepiej i byłaby o wiele tańsza. 2N4033 Datasheet opisuje go jako General Purpose tranzystora PNP Silicon Planar RF.

Myślę, że wygłupili się. Kolektor zwarty do podstawy jest bardziej powszechny, bardziej logiczny i prawdopodobnie dokładniejszy i bardziej niezawodny. Jeśli odłączysz ich kolektor od emitera i podłączysz go do bazy, otrzymasz bieżące odbicie lustrzane lub bieżący mnożnik. Google „bieżące lustro”. (W tym temacie zignoruj artykuł w Wikipedii). Zobaczysz schematy odmian wykorzystujących dwa BJT: dwa NPN na szynie 0V lub -V lub dwa PNP na szynie + V. (Ale niewielu podaje praktyczne zastosowania, takie jak ten wzmacniacz mocy.) O współczynniku skalowania decyduje stosunek dwóch rezystorów emiterowych. Ale dokładność skalowania jest kontrolowana przez dopasowanie V _BE . Dla najlepszego V _BEpasujące, tranzystory powinny być tego samego typu, a ich temperatury powinny być utrzymywane blisko, poprzez zamontowanie ich na tym samym radiatorze (mimo że Q1 ma bardzo małe rozproszenie). Oczywiście zwykła dioda działa, ale dopasowanie nie jest tak dobre. Umieszczenie zwykłej diody na radiatorze z tranzystorem może być ulepszeniem.

Ponowne narysowanie obwodu czyni bardziej oczywistym, co się dzieje. Q2 i R2 zmniejszają napięcie wejściowe do regulatora, aby zmierzyć prąd, który ciągnie (z czego większość trafia do obciążenia). Q1 i R1 prowadzą 4 razy prąd Q2 wokół regulatora do obciążenia. Regulator nadal reguluje + 5 V obciążenia, mimo że 80% prądu jest dostarczane przez Q1. (R3 jest bardziej subtelny. Zmniejsza udział prądu Q1 w obciążeniu, gdy prąd obciążenia jest mały. Regulator wysyła również trochę prądu do ziemi. Bez R3 lustro prądu również zwielokrotnia ten prąd, co spowodowałoby, że napięcie wyjściowe przekroczyło + 5 V, katastrofa. Przy takim umyślnym braku równowagi można argumentować, że precyzja V _BE dopasowanie nie jest tak ważne, więc dopasowanie tranzystora w Q2 nie jest tak ważne, więc dioda lub źle podłączony tranzystor nie stanowią problemu).

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Z podręcznika National Semiconductor Linear Regulator z 1980 r. , Sekcja 7.1.3 ma High Current Regulator with Short Circuit Limit During Output Shorts, w identycznym układzie, ale z Q2 jest prostą diodą D.

$Q1$$R2$$R1$$V_d = V_{be}(Q1)$

$I1 = \dfrac{R2}{R1} \cdot I_{REG}$

Podczas zwarć wyjściowych

$I1(sc) = \dfrac{R2}{R1} \cdot I_{REG}(sc)$

$Q1$$0jC$$R2/R1$$Q1$

Minimalna różnica napięć między wejściami i wyjściami w obwodzie regulatora jest zwiększana o spadek diody plus spadek Vr1.

Biorąc pod uwagę identyczny układ, a NatSemi jest źródłem układów, zwarte Q2 PNP CE będzie działać tak samo. Jak sugeruje @Robherc, prawdopodobnie jest używany jako dopasowana para, aby zapewnić pewien wzrost wydajności w porównaniu do losowej diody, która miałaby znacznie inną wydajność. Podejrzewam, że niedopasowane różne krzywe IV mogą prowadzić do przekroczenia lub w obecnych warunkach lub do zbyt dużej zmiany / oscylacji. Oczywiście, biorąc pod uwagę, że nota aplikacyjna sugeruje diodę, prawdopodobnie tak nie jest.

To zabezpieczenie zwarciowe zostało dodane ze względu na zastosowanie zewnętrznego tranzystora przejściowego, który zapobiega działaniu wewnętrznego zabezpieczenia zwarciowego. Można to po prostu pominąć, jeśli ochrona przeciwzwarciowa nie jest potrzebna.

Domyślam się, że używają zwartego tranzystora CE do kompensacji / zrównoważenia napięcia przesunięcia BE Q1.

Podczas gdy dioda mogłaby technicznie spełniać tę samą funkcję, użycie dopasowanego tranzystora powinno dać bardziej podobną odpowiedź.

Tranzystor przypomina coś w rodzaju dwóch diod połączonych równolegle, gdy zwarte razem C i E. Słyszałem o używaniu NPN jako diod tylko z NP (ale dlaczego to zrobić, kiedy można dostać diodę? Myślę, że pamiętam próbowanie tego, gdy byłem dzieckiem eksperymentującym z elektroniką. Nigdy nie użyłem ich w konfiguracji pytania schematyczny.

W tej konfiguracji mają prawie tę samą krzywą IV, ale NPN nie działa tak samo jak dioda, gdy jest w przemiataniu ujemnym, jak dwie diody z powrotem do tyłu. Zauważ, że wszystkie węzły mają tę samą krzywą, z wyjątkiem 2 i 4. Nie mogę mówić o rzeczywistej konfiguracji, ponieważ tak naprawdę nie użyłem takiego tranzystora, ale zrobił to prawie tak, jak myślałem.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Tranzystor podłączony w ten sposób działa jak dioda o SUPER szybkich czasach włączenia i wyłączenia, a także bardzo niskiej rezystancji przewodzenia.