信号がH/Lどちらでも動くPNP？

質問

こんにちは、
PNPトランジスタを使ってモータを回転させる実験をしていたのですが動作がおかしい（と思う）のですがよく解らないので質問させてください

PNPトランジスタのエミッタに電源電圧5Vを掛け、コレクタ側にモータをつないでそこからＧＮＤにつながっている。ベースに5V/0Vの信号を送るという回路で、送った際、0Vで回転し、5Vで停止したのですが、電源電圧を上げ10Vにした瞬間どちらの信号でも回転するようになってしまいました。どうしてでしょうか？？ためしに二石目にＮＰＮトランジスタを付けた時には0Vと5Vでモータの回転はonとoffがきちんと出来ていたのでＰＮＰが死んでいるとは思えないのですが…一石時だけタイトルの様になってしまいます。一様20ＫΩでプルアップしているのですが…

回答No.2

inara1 · ベストアンサー

別にトランジスタが壊れているわけではありません。

　　　　　　　　　　Vcc（電源電圧）
　　　　　　　　　　 │
　　　　　　　　　　　e
　Vin ─ R1 ─ b　　　PNPトランジスタ
　　　　　　　　　　　c
　　　　　　　　　　 ├──┐
　　　　　　　　　モータ　　△ ダイオード
　　　　　　　　　 　├──┘
　GND ────┘　　　　　図１

この回路では、Vcc = 10V の場合、Vin = 0V でも、Vin = 5V でもモータが回転したままになります。モータが停止しないのは、Vin = 5V でもトランジスタのベースに電流が流れるからです。PNPトランジスタは ベース電圧がエミッタ電圧よりも小さくなるとベース電流が流れるので、Vin（5V） < Vcc （10V）だとベース電流が流れてしまいます。Vcc = 5V の場合には、Vin = 5Vとしたときベース-エミッタ間電圧が 0V となってベース電流が流れなくなるのでちゃんとモータが停止します。

以下のように、抵抗 R2 を追加すると、 Vcc = 10V の場合でも Vin = 5V でモータを停止させることができます。

　　　　　　　　　　Vcc（10V）
　　　　　　　 ┌─┤
　　　　　　　R2　　e
　Vin ─ R1 ┴ b　　　PNPトランジスタ
　　　　　　　　　　　c
　　　　　　　　　　 ├──┐
　　　　　　　　　モータ　　△ ダイオード
　　　　　　　　　 　├──┘
　GND ────┘　　図２

図２の回路でのベース電流 Ib は
　　　Ib = ( Vcc - Vin - Vbe )/R1 - Vbe/R2
で表わされます（Vbe = 0.6V）。これをゼロにするには
　　　( Vcc - Vin - Vbe )/R1 = Vbe/R2
となるように R1 と R2 の比を決めます。Vin = 5V で Ib = 0 とするには
　　　R1/R2 = ( Vcc - Vin )/Vbe - 1 = ( 10 - 5 )/0.6 - 1 = 7.3
とすれば良いことになります。R1 = 1kΩのとき R2 = 136Ωになります（136Ωという抵抗はないので100Ωまたは150Ωとする）。図２の回路で注意しなければならないのは、R1 を流れる電流はいつも左向きになるので、Vin につながっている素子（ロジックIC、マイコン）にはある程度の電流吸い込み能力が必要になることです。R1 を流れる電流が最も大きくなるのは、Vin = 0V のときで、そのときの電流 i は
　　　i = ( Vcc - Vbe )/R1
になります。Vcc = 10V、R1 = 1kΩのとき i = 9.4mA になりますので、これくらいの電流を吸い込む能力のある素子が必要になります。さらに図２の回路では、電源電圧によってR2の値を変えなければなりませんので、あまり実用的な回路ではありません。

複雑になりますが、図３のような回路にすれば、このような制限はなくなり、電源電圧が変わっても、Vin につながっている素子の電流駆動能力が小さくても、Vin = 0V でモータが回転し、Vin = 5V でモータが停止します。Vin =1V～1.5VのところでモータのON/OFFが切り替わります。抵抗 R は全て同じ値のものを使ってください。
　　　　　　　　　Vcc
　　　　　　　　　　├───┬────┐
　　　　　　　　　　│　　　　 R　　　　　　　e
　　　　　　　　　　│　　　　├─ R1 ─ b　　PNPトランジスタ
　　　　　　　　　　R　　　　 c　　　　　　　 c
　　　　　　　　　　├─ b　　NPN　　　　├──┐
　　　　　　　　　　c　　　　 e　　　　　　モータ　 △ ダイオード
　Vin ─ R ┬ b　　NPN │　　　　　　 ├──┘
　　　　　　　R　　e　　　　 │　　　　　　 │　　R = 10kΩ～100kΩ
　GND ─-┴─┴──-┴────-┘　　図３

図３はモータ駆動用のトランジスタをPNPタイプとした場合で、合計３個のトランジスタが必要ですが、モータ駆動用のトランジスタがNPNタイプなら、NPNトランジスタ２個でできます。

お礼

お返事ありがとうございます
遅くなって済みません
＞＞この回路では、～モータが停止します。

なんだか動作の仕方を勘違いしていたようです。
詳しく書いて下さってあるので助かりました。　　　ありがとうございました

回答No.1

kuma_1234

気になるのは、on/offの電圧が0V/5Vのままじゃありませんか？
5Vのままだと、10Vより低いので、ベース─エミッタ間に電流が
流れ、モータは回転します。

お礼

お返事ありがとうございます。
最終的にはマイコン制御が目的なので入力電圧は５ｖ/０ｖの2通りです
ＧＮＤ接地でonと思いこんでました
Ｖｃｃ＞Ｖｂだと電流が流れてしまうんですね