10. El esquema Darlington¶
El esquema Darlington es un dispositivo que combina dos transistores conectados de tal manera que la corriente de emisor del primero alimenta la corriente de base del segundo tal y como se puede ver en la siguiente imagen:
Esquema de dos transistores NPN en montaje Darlington.¶
El esquema Darlington se comporta como un transistor ordinario, con un colector, una base y un emisor.
- Ventajas:
- La principal ventaja de este esquema consiste en que la ganancia de los dos transistores se multiplica, consiguiendo con facilidad ganancias muy altas, de varios miles. Esto permite controlar corrientes elevadas con corrientes de base muy pequeñas.
- Este esquema se puede implementar con dos transistores discretos conectados o también existen pares Darlington integrados en un único encapsulado, lo que reduce el espacio.
- Inconvenientes:
- El esquema Darlington tiene una respuesta más lenta que un único transistor. Esto limita su funcionamiento como interruptor a dispositivos lentos. Para acelerar el apagado del segundo transistor se suele colocar una resistencia entre su base y su emisor.
- La mínima tensión entre colector y emisor es mayor que con un solo transistor. Esto produce mayor calentamiento del dispositivo cuando controla el encendido y el apagado de dispositivos con mucha corriente y produce una pérdida de tensión apreciable.
- La tensión entre base y emisor es mayor, típicamente superior a 1.2 voltios al sumar dos caídas de tensión de dos transistores.
Simulación I¶
A continuación podemos ver la simulación de un esquema Darlington en configuración de emisor común. Esta etapa necesita muy poca corriente de base para encender una lámpara de 50 vatios y 12 voltios.
Este esquema se puede utilizar para accionar cargas elevadas con bajas corrientes que provengan de circuitos de control digital, como un microcontrolador.
Simulación II¶
A continuación podemos ver la simulación de la etapa de salida de un circuito oscilador muy popular, el NE555. Esta etapa de salida utiliza dos configuraciones Darlington para amplificar las señales internas del circuito y conseguir una corriente elevada que active cargas externas.
En el recuadro superior podemos identificar un esquema Darlington en colector común (colector conectado a positivo de la alimentación). Este esquema sirve para alimentar con tensión positiva la salida.
En el recuadro inferior podemos identificar un esquema Darlington en emisor común (emisor conectado a negativo de la alimentación). Este esquema sirve para alimentar con tensión negativa la salida.
Este segundo recuadro inferior tiene algún cambio respecto a la configuración estándar, al añadir una resistencia de 200 ohmios entre el primer transistor Q1 y el segundo transistor Q2. Además hay instalado un diodo entre los colectores de Q1 y Q2. Estos cambios permiten obtener una tensión más baja en la salida que con el esquema estándar.
Las resistencias de 200 ohmios a la derecha no pertenecen al circuito NE555, son resistencias de carga.
Ejercicios¶
Dibuja un esquema simplificado de dos transistores NPN trabajando en configuración Darlington.
Dibuja un esquema realista de dos transistores NPN trabajando en configuración Darlington de emisor común.
Dibuja un esquema realista de dos transistores NPN trabajando en configuración Darlington de colector común.
¿Cuál es el objetivo principal de unir dos transistores en una configuración Darlington?
¿Qué ventajas tiene un esquema Darlington frente a un transistor individual?
¿Qué inconvenientes tiene un esquema Darlington frente a un transistor individual? ¿Cómo se puede reducir el efecto de alguno de estos inconvenientes?
En la etapa de salida del circuito NE555:
¿Cuántos esquemas Darlington puedes identificar?
¿En que configuración está cada uno y por qué?