Un componente de utilidad invaluable es el transistor de potencia Darlington. Características de recolección que lo hacen ideal para cambiar y controlar cargas de alta potencia con frecuencia de bajo y mediano tamaño, este componente se encuentra en una amplia gama de corrientes y tensiones en electrodomésticos, profesionales e industriales. En este artículo hablamos un poco de Darlington de potencia, dando también las características de los principales tipos disponibles en nuestro mercado.
Los transistores bipolares comunes de baja potencia y potencia no tienen altas ganancias. De hecho, como necesitamos controlar corrientes más intensas, la ganancia se sacrifica debido a otras características importantes en estos casos.
Si para los transistores de bajas frecuencias con pequeñas corrientes intensas logramos alcanzar tan altas ganancias, como 900, para transistores de potencia es difícil alcanzar ganancias por encima de 100 cuando las corrientes controladas superan algunos amperes.
La geometría de la pastilla, la capacitancia implicada y la disipación son algunos de los factores que dificultan el proyecto de tales componentes. Sin embargo, para que podamos controlar las corrientes intensas a partir de señales débiles de frecuencia baja, hay una solución simple, que es el uso de un segundo transistor conectado a la configuración llamada Darlington.
En esta configuración, mostrada en la figura 1, los dos colectores están interconectados y el emisor del primer transistor (de baja potencia) está conectado a la base de la segunda (alta potencia).
El resultado de esta conexión es muy interesante: el conjunto se comporta como un solo componente, un transistor cuya ganancia es prácticamente el producto de las ganancias de los transistores asociados. La conexión en esta configuración de dos transistores de ganancia 100 nos lleva a "Darlington" una ganancia de 10 000.
Las ventajas son muchas como, por ejemplo, la capacidad de controlar corrientes muy intensas con señales muy débiles, sin embargo, también hay limitaciones. Una de las limitaciones es la velocidad de operación. Como el segundo transistor está conectado a la primera como un seguidor de tensión (colector común), la capacitancia entre la base y el emisor del segundo transistor se multiplica por la ganancia de la primera.
Como la velocidad de respuesta de un transistor depende de esta capacitancia, está claro que, junto con la multiplicación de la ganancia, tenemos la división de velocidad. Las configuraciones en Darlington, incluso utilizando transistores rápidos, no pueden funcionar con señales que van más allá de unos pocos mega Hertz.
Por esta razón, este tipo de circuito sólo se utiliza en corriente continua o aplicaciones de baja frecuencia. Y, por supuesto, si hay una utilidad para este tipo de configuración, ¿por qué no producir el par de transistores ya interconectados en un solo recinto?
Este Idea no es nueva y muchos fabricantes poseen en su línea de productos los transistores de potencia Darlington, con una amplia gama de características. Estos componentes no son más que dos transistores, una potencia baja y la otra de alta potencia, ya interconectadas en la configuración dada e incluso con elementos adicionales como resistores de polarización y eventualmente un diodo protector, como se muestra en la figura 2.
Las cubiertas son los mismos de los transistores de potencia común, como se muestra en la figura 3, siendo los más utilizados el TO-3 (metálicos) y los plásticos TO-220 y TO-218.
Al igual que los transistores comunes, los Darlington pueden ser NPN y PNP, según los circuitos equivalentes mostrados en la figura 4.
Dos proveedores destacan en nuestro país por la producción de estos componentes, con una amplia línea de tipos. Tenemos Texas Instruments, y la NXP (antigua Philips Components) con una línea de Darlington TIP y BD.
A continuación, le damos dos tablas con los principales tipos disponibles en nuestro mercado:
Uso
Fuentes llaveadas, salidas de video, inversores y amplificadores de audio son algunos de los aparatos en los que nos encontramos con Frecuencia Darlington de potencia.
¿Cómo sustituir con un equivalente disponible cuando uno de estos transistores, algo difícil de encontrar, quemaduras?
El primer paso es determinar las características del transistor que será reemplazado. A continuación, tenemos las siguientes reglas prácticas
a) la corriente del colector sustituto debe ser igual o mayor que la de la sustituida.
b) La tensión máxima entre el colector y el emisor (Vceo) debe ser igual o mayor que la de la sustituida.
c) La ganancia del sustituto debe ser igual o mayor que la ganancia del substituto (hfe).
d) Debe comprobarse la posible existencia del diodo de protección interna. Si el sustituto no tiene este componente, eventualmente se debe anexar externamente.
e) La disipación (Ptot) del sustituto debe ser igual o mayor que la de la sustituida.
f) El pinaje debe ser preferiblemente el mismo que el sustituido, sin embargo, no es una condición obligatoria, ya que eventualmente, con habilidad, se puede hacer una adaptación.
