BCP56-16 — это цифровой транзистор? Чем его заменить?

Два разных прибора в похожих корпусах

BCP56-16 и BCP53-16 — комплементарная пара: NPN и PNP на 80 В, ток коллектора 1 А, усиление для варианта с индексом -16 от 100 до 250. Корпус SOT-223, то есть четыре вывода, причём четвёртый — это вывод коллектора, совмещённый с теплоотводящей площадкой корпуса. По паспорту насыщение напряжения на коллекторе не выше 500 мВ, обратное напряжение между базой и эмиттером 5 В, рассеиваемая мощность 650 мВт и до 1,3–1,5 Вт на большой площадке медной платы. Маркировка на корпусе — P5616 и P5316.

Цифровой транзистор устроен иначе. Последовательный резистор на входе ограничивает ток базы, а второй, включённый между базой и эмиттером, удерживает прибор выключенным, когда вход «висит» в воздухе. Из-за этого порог включения получается предсказуемым, а схеме не нужен внешний базовый резистор. Ток через такой прибор ограничен сотней миллиампер, и этого достаточно для индикатора, логического сигнала или небольшой нагрузки — но не для силовой цепи.

Отсюда разница в цоколёвке, которую надо учитывать: BCP56-16 стоит в SOT-223, а цифровые транзисторы выпускаются в SOT-23 или SOT-323, и это три разных посадочных места. Замена одного на другой — это переработка платы, а не перестановка детали.

Как читать код: отношение резисторов зашито в номер

В обозначении цифровых транзисторов последние цифры кодируют номиналы встроенных резисторов. Общее соглашение такое: 114 — это 10 кОм на входе и 10 кОм на шунте, отношение 1; 124 — 10 кОм и 47 кОм; 143 — 4,7 кОм и 47 кОм, отношение 10; 115 — 10 кОм и 100 кОм; 144 — 47 кОм и 10 кОм. Например, у PDTC114E это 10 кОм и 10 кОм, у PDTC143Z — 4,7 кОм и 47 кОм. В сериях, где отношение вынесено в букву на конце номера, как в NHDTC114, номиналы сверяют по паспорту конкретной позиции, потому что у разных изготовителей эта буква кодирует не вполне одинаковые значения.

Отношение резисторов и определяет поведение. Чем оно больше, тем увереннее прибор выключен при плавающем входе, но тем больше ток уходит с вывода микроконтроллера: для 143 при питании 3,3 В ток на входе около 550 мкА, для 114 — около 260 мкА. Обратная сторона — порог включения: у 114 он выше (типичное напряжение включения около 2,5 В), поэтому от логики 3,3 В такой прибор открывается с меньшим запасом, тогда как 143 включается уже при 1,3 В.

Практический вывод: если схема управляет индикатором или реле через микроконтроллер с уровнем 3,3 В, смотрят на порог включения и на ток вывода, а не на «красивое» отношение. Если же нагрузка потребляет больше сотни миллиампер, цифровой транзистор не подходит вовсе, и на замену берут обычный транзистор с внешним базовым резистором или полевой прибор.

PNP и NPN — не только полярность

У цифровых транзисторов с разной полярностью различается не только направление тока, но и расположение выводов: у NPN база и коллектор стоят на своих местах, а у PNP база и коллектор меняются местами. На плате, рассчитанной под NPN, PNP-версия встанет, но работать не будет, и опять без внешних признаков неисправности.

Ещё одна практическая особенность — ток, который цифровой транзистор позволяет снять с вывода микроконтроллера. Поскольку последовательный резистор уже стоит внутри, добавить внешний базовый резистор, чтобы уменьшить ток базы, можно только последовательно с входом, и это меняет порог. Многие схемы в этом месте ошибаются: рассчитывают ток по «номинальному» усилению, хотя у цифрового транзистора усиление как таковое не нормировано, а определяется отношением резисторов и режимом работы.

Для нагрузок больше сотни миллиампер или там, где важна скорость переключения при широтно-импульсном димировании, вместо цифрового транзистора берут полевой прибор: у него почти нет тока на входе, и он не ограничен по току коллектора сотней миллиампер.

Что проверять при заказе

1. 01 Обычный транзистор или цифровой: в паспорте BCP56-16 резисторов нет, у PDTC143Z и MMUN2114 они есть.
2. 02 Тип: NPN или PNP, и вместе с ним расположение выводов базы и коллектора.
3. 03 Корпус: SOT-223, SOT-23 или SOT-323, это три разных посадочных места.
4. 04 Напряжение коллектор-эмиттер: 80 В у BCP56, около 50 В у большинства цифровых транзисторов.
5. 05 Ток: 1 А у BCP56 против 100 мА у цифровых — по этому параметру они не взаимозаменяемы.
6. 06 Отношение встроенных резисторов и порог включения, если схема управляется логикой 3,3 В.

Частые вопросы

• Есть ли в BCP56-16 встроенные резисторы — нет, это обычный транзистор, базовый резистор нужен внешний.
• Чем заменить BCP56-16 — обычным NPN на 80 В и не меньше 1 А с той же цоколёвкой, например в SOT-223, либо мощным полевым прибором.
• Что значит 143 в PDTC143Z — встроенные резисторы 4,7 кОм и 47 кОм, отношение 10.
• Чем 114 отличается от 143 — сопротивлением резисторов: 10 кОм и 10 кОм против 4,7 кОм и 47 кОм, и отсюда разный порог включения и разный ток входа.
• Можно ли заменить BCP56-16 на цифровой транзистор — только если схема на это рассчитана: ток у цифрового в разы меньше.
• В чём разница между MMUN2114 и MMUN2111 — номиналами встроенных резисторов, а корпус и тип у них одинаковые.