【회로 실무】회로부품 - TR(트랜지스터)사용 방법 - PNP/NPN

 

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▶WHAT

• 트랜지스터(Transistor) -> 이동, 변하다(Transfer) + 저항(Resistor)
  - 사용목적: 신호 증폭, 전류 스위칭
  - 종류: BJT(NPN, PNP), FET(N채널, P채널)

트랜지스터의 용도는 스피커 소리를 높일 때 사용할 수 있으며, LED를 ON/OFF할 수 있는 제어에 사용할 수 있다.

여러 종류가 있지만 역할에 따라 BJT, FET 트랜지스터를 많이 사용한다.

 

• 부품 핀 이름
  - 이미터(Emitter: E)
  - 베이스(Base: B)
  - 콜렉터(Collector: C)

 

종류① - NPN형

종류② - PNP형

NPN과 PNP는 표기 화살표의 방향이 다르다.

N과 P의 모양을 확인하여 외울 수 있다.

 

트랜지스터의 동작원리는아래 링크를 통해 전하의 움직임으로 잘 설명되어있는 영상을 확인할 수 있다.

Transistors, How do they work ?

 

* 추가 내용)

참고로 PNP, NPN 중 어떤 사양의 트랜지스터를 사용할지, 어떤 사양의 센서를 사용할지 고민이 많을 수 있다.

보통 아래와 같이 지역에 따라 관례처럼 흔히 사용하는데, CE 인증품을 만든다고 하면 PNP로 구성하면 된다.

이는 설계자의 컨셉에 따라 달라질 수 있으니 유념하기 바란다.

★ 유럽, 미국 - PNP

★ 한국, 일본 - NPN

 

▶HOW

트랜지스터는 스위칭 역할에 많이 사용된다. 그 중 간단하게 LED, 릴레이와 같은 소자의 전원을 ON/OFF 제어하기 위한 용도로 많이 사용된다.

물론 ON/OFF 제어를 컨트롤러(ex. MCU, PLC 등)를 사용하여 직접 제어할 수 있지만, 해당 핀의 부하를 줄이기 위해 TR을 연결하여 제어하도록 권장한다.

 

① LED ON/OFF하기
TR을 사용하지 않고 직접 LED를 ON/OFF할 수 있지만, MCU의 경우 LED의 역전류로 인해 손상을 입힐 수 있으니 TR을 함께 사용할 것을 추천한다.

 

 

흔히 부하, Load라고 입력된 부분에 LED와 저항을 넣으면 된다.

주로 Collector에 부하를 연결한다.

Bias를 줄이기 위해 Control 출력단자에 저항을 추가한다.

LED와 함께 있는 저항은 TR과 부하사이에 위치하도록 한다.

 

난이도 하)

-. 트랜지스터의 가운데 핀에 신호를 연결하여 LED를 켜고 끌 수 있다.

난이도 중)

-. Base의 전압을 5V, 0V 제어하여 LED를 제어할 수 있다.
-. NPN형은 E보다 B의 전압이 클 때 C에서 E로 전류가 흐른다.
-. PNP형은 E보다 B의 전압이 작을 때 E에서 C로 전류가 흐른다.

난이도 상)

-. NPN TR의 경우, Emitter보다 Base의 전압이 0.6V이상일 때 High가 된다.

-. PNP TR의 경우, Emitter보다 Base의 전압이 0.6V이하일 때 High가 된다.

 

 

 

② 디지털 센서 출력받기(Digital Sensor Output Data)

 

아날로그 센서가 아닌 디지털 센서를 사용 시, 위의 회로를 참고할 필요가 있다.

본인이 제작한 회로가 아닌 PLC 등 외부장치를 사용한 경우에는 위와 같이 기준이 되는 COM이라는 포트를 사용하게 된다.

NPN형이든 PNP형이든 어떠한 외부장치를 연결할 수 있도록 개발된 것이다.

따라서, NPN 출력형은 기준점을 VCC('1')로 잡아 Low('0')신호로 제어를 하고,

PNP 출력형은 기준점을 GND('0')로 잡아 High('1')신호로 제어를 한다.

 

예를들어,

국내 한영넉스의 포토센서 제품으로 NPN/PNP형 센서의 차이를 볼 수 있다.

아래 이미지와 같이 NPN 또는 PNP 출력을 선택하여 제품을 선정할 수 있다.

포토센서를 연결하고자하는 제품의 사양을 숙지하고, High/Low 중에 어떤 신호로 제어할지 선택하면 된다.

 

 

 

 

 

추가로,

스위치 역할을 하는 TR의 위치에 따라 High-side, Low-side라고 부를 수 있다.

 

'① LED ON/OFF하기'에서 설명한 것과 같이 High, Low 신호의 따라 출력을 내보낼 수 있다.

또한, '한 개의 전압레벨을 사용하는가? / 2개 이상의 전압레벨을 사용하는가?'등의 사용 역할에 따라 선택하면 된다.

 

 

 

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