Adapter dla obudów typu SOT

Adapter

Adapter SOT do pomiaru tranzystorów SMD

Mała rzecz. Prosta. I użyteczna.

Wiele - nawet tych tanich - cyfrowych multimetrów wyposażonych jest w funkcję pomiaru współczynnika wzmocnienia prądowego tranzystorów hFE. Zdarza się, że te współczesne w zestawie oferują specjalne gniazda pomiarowe dla tranzystorów w obudowach SOT.

Te starsze, ale często i te nowsze wyposażono jedynie w okrągłe gniazdo z 8 (żeńskimi) punktami pomiarowymi przystosowanymi wyłącznie do pomiarów tranzystorów (do montażu THT) o wyprowadzeniach drutowych o średnicy nie przekraczającej 1mm.

Słuchawkowy wzmacniacz "kieszonkowy"

Jeśli budujesz urządzenia podobnych do tego przedstawionego na zdjęciu obok, to oprócz dobierania innych (głównie pasywnych) elementów nie można zapominać, że i aktywne elementy (tu tranzystory) wymagają dobierania. A przynajmniej "sparowania". Wielkość urządzenia powoduje, że nie użyjemy tu tranzystorów innych niż SMD.

Z oczywistych względów bezpośredni pomiar hFE tranzystorów SMD jest tu utrudniony lub niemożliwy. Zachodzi konieczność stosowania luźnych przewodów i/lub przejściówek. Na rynku dostępnych jest wiele sterowanych mikroprocesorowo analizatorów elementów elektronicznych (mierzące m.in. hFE), ale stopień ich skomplikowania i  wymagany od konstruktora poziom umiejętności więcej niż średni. W sieci można znaleźć też odpowiednie projekty rozwiązań. Ale co ciekawe - oferowane za paręset złoty -zmontowane i uruchomione konstrukcje (z reguły) nie są wyposażone w gniazda pomiarowe. Czyli problem nadal pozostaje nierozwiązany.

Gniazdo pomiarowe hFE

Konieczność przeprowadzenia pomiarów i wybrania tranzystorów o pożądanym hFE spowodowała, że przestałem się zastanawiać się: czy to ma sens?

Czy warto?

Jeden adapter, kombinacji kilka

Wiem, że wiele osób podkreśla, że jednopunktowy  pomiar (chodzi o jego parametry) może mieć charakter wyłącznie orientacyjny. I z tym się zgadzam.

Ale czy wobec powyższego należy z niego zrezygnować? IMO - nie. W przypadku tranzystorów niskosygnałowych (SOT23,SOT23R) pomiar umożliwia ich szybką weryfikację: dobry czy uszkodzony oraz wstępnie oszacować, który z nich "lepszy".

W przypadku tranzystorów średniej mocy (SOT89, SOT223) wynik pomiaru (dobry/zły) nadal jest poprawny. Jednak do wyniku pomiaru współczynnika hFE należy podejść ostrożnie. Wynika to z faktu, że tranzystory te mają inny reżim pracy (większe prądy kolektora) i pomiar takim miernikiem może być obarczony (pewnym) błędem.

W czasach montażu tradycyjnego (przewlekanego, THT) w wielu opisach konstrukcji można było znaleźć zastrzeżenie, że "tranzystory trzeba dobrać".

Obecnie gdy tranzystory kupujemy w taśmie "na metry" i produkcji seryjnej podzespołów mogłoby się wydawać, że straciło to na znaczeniu. Niestety nie! Po przeprowadzeniu szeregu pomiarów uważam, że trzeba mierzyć, bo:

  • np. w układach przeciwsobnych parametry (w tym hFE) poszczególnych tranzystorów (mając kluczowe znaczenie dla pracy układu jako całości) nie powinny zbytnio się różnić i im bardziej zbliżone tym lepiej. Powoduje to to, że pomiar parametru hFE dla współdziałających tranzystorów NPN i PNP jest niezbędny!
  • pobierając "z taśmy" kolejny tranzystor możemy być (w zasadzie) pewni, że mamy w ręku określony typ tranzystora. Dobry, czy zły i co sobą prezentuje - nie wiemy. Zaglądając do noty technicznej dowiemy się, że np. rozrzut hFE może mieścić się w granicach np. 200-450 (BC848B, bo w wersji BC848W - 110-800!),
  • mierząc multimetrem tranzystory jednego producenta w jednej taśmie kolejne egzemplarze "takich samych" tranzystorów miewały parametr hFE różniący się o 200-300%, a czasami i więcej.

By nie przedłużać powiem tak: czas poświęcony na "sprawdzenie" tranzystorów znacząco skraca czas poświęcony na uruchomienie układu. A uzyskane wyniki są bardzie zbliżone do oczekiwanych!

Zanim pójdziesz dalej koniecznie sprawdź: czy w Twoim mierniku układ pinów elektrod tranzystora jest identyczny z moim.

Adapter SOT - użyteczny detal, który cieszy

Położenie poszczególnych pól pomiarowychPodstawową zaletami proponowanego rozwiązania są (kolejność nieprzypadkowa): użyteczność, prostota i niskie koszty. To po prostu (odpowiednio ułożone na jednej płytce) pola kontaktowe właściwe dla obudów: SOT-23, SOT23R ( zamienione miejscami wyprowadzenia bazy B i emitera E), SOT-89 i SOT-223.

Prasowanka (!!! lustro !!!)Zamieszczona obok prasowanka (lustro, nie trzeba jej odwracać) umożliwia wykonanie z jednostronnego laminatu metodą termotransferu (tu znajdziesz skrócony lub szczegółowy opis metody) prosty adapter do typowych (okrągłych) gniazd multimetrów do pomiaru hFE

Mechanika

Układ jest stosunkowo prosty, ale jego wykonanie wymaga pewnej dokładności i staranności. Gniazdo pomiarowe hFE mojego multimetru to 8 otworów równomiernie rozłożonych na obwodzie ok. 4,5mm.

Jako szpilki kontaktowe wykorzystałem goldpiny (12,5mm, mogą być też nieco dłuższe, ale dopasowane do głębokości gniazda). Dają się one ciasno wcisnąć w otwory w laminacie (1mm) o średnicy 0,8mm. Ale żeby zachować właściwy rozstawienie goldpinów proponuję otwory wiodące wykonać wiertłem znacznie cieńszym. U mnie było to 0,5mm.

Pójście "na skróty" skończyło się tym, że trudno było adapter wcisnąć w gniazdo pomiarowe. Teraz już wiesz dlaczego prasowanka zawiera więcej płytek niż jedną.

Po wlutowaniu (nie pokrywać pól pomiarowych cyną!) oraz mostków (kynar) pozostaje tylko podkleić od spodu gumowy "amortyzator". Jego zadaniem jest ograniczenie przenoszenia nacisku z adaptera na gniazdo pomiarowe.

Nie jest też dziełem przypadku to, że na jednej płytce przygotowałem pola pomiarowe dla tranzystorów NPN i PNP, a także to, że wlutowałem dwa niewykorzystane goldpiny (na pozycji 11 i 1).

Adapter, który nie jest wpięty we wszystkie otwory gniazda pomiarowego hFE jest mało stabilny mechanicznie. Wiem, bo w pierwszej wersji wykonałem oddzielne płytki z trzeba goldpinami. Niestety podczas pomiaru adapter (mimo gumowego amortyzatora) "kiwał" się na boki. Trzeba było wlutować 8 goldpinów i zrobiłem wszystko na jednej płytce.

Jeśli przy próbie wciśnięcia w gniazdo multimetru adapter "haczy" można lekko podgiąć i/lub podpiłować zakończenia goldpinów "na szpilkę". No i adapter jest już gotowy do użycia.


Pomiar

Pomiar hFE tranzystora w obudowie SOT89 za pomocą adapteraUżycie adapteru polega na: wsunięciu go w gniazdo multimetru, ustawieniu jego przełącznika w tryb pomiaru hFE i umieszczeniu na odpowiednim polu tranzystora, którego hFE chcemy zmierzyć. Tranzystory SMD w obudowach: SOT23, SOT23R i SOT223 mają tak wyprofilowane wyprowadzenia, że przeprowadzenie pomiaru możliwe jest bez/lub z lekkim dociśnięciem korpusu tranzystora do pola pomiarowego.

Pewien kłopot mogą sprawić tranzystory w obudowach SOT89. Mają na tyle sztywne (i niestety nie zawsze równe) wyprowadzenia elektrod przez co zdarza się, że uzyskanie jednoczesnego styku wszystkich 3 wyprowadzeń nie jest proste. Czasami pomaga użycie pęsety. A czasami niezbędnym jest  jednokrotne "przetarcie" wyprowadzeń na wodoodpornym papierze ściernym (o granulacji ziarna ściernego P800) położonym na twardym, płaskim podłożu. Ta ostatnia metoda (zastosowana z umiarem!) zawsze skutkuje. Nie zauważyłem, by negatywnie wpływała na proces lutowania czy też działania tranzystora.

Jak widać na załączonym zdjęciu i dziś zdarzają się tranzystory o mało wyśrubowanym współczynniku hFE. Sprawiedliwie trzeba dodać, że z dziesięciu sztuk wyjętych z taśmy średni hFE wyniósł 210 (rozrzut od 98 do 320). Ale dobranie zbliżonych do siebie tranzystorów NPN i PNP (BC868/BC869) zajęło mi chwilę.

Bez adaptera nie wiem czy by mi się chciało mierzyć!

Ponieważ pola stykowe wykonane są z czystej miedzi toteż po dłuższym czasie mogą ulegać utlenianiu, ale uznałem, że stosowanie tu pokryć ochronnych byłoby nieco "na wyrost". Zwłaszcza, że powłoki ochronne te nienakładane galwanicznie rzadko spełniają pokładane w nich oczekiwania.

Prawdę powiedziawszy często go używam, więc przed pomiarem przetarcie pól kontaktowych listkiem ręcznika kuchennego (nigdy papierem ściernym, nawet tym najdrobniejszym!) z reguły wystarcza.

Podsumowanie

Zebrane doświadczenia pozwalają stwierdzić, że adapter spełnia pokładane w nim nadzieje. W pełni rekompensując czas jaki został poświęcony na jego zbudowanie. O kosztach nie wspominam bo były praktycznie zerowe.

Powtórzę jednak, że adapter te ma ograniczenia wynikające z jego prostej konstrukcji: Zaliczyć do nich należy:

  • konieczność identyfikacji typu tranzystora (NPN, PNP) oraz układu wyprowadzeń elektrod,
  • w przypadku tranzystorów średniej mocy (SOT89, SOT223) pomiar hFE może być obarczony błędem wynikającym z niewielkiego prądu kolektora podczas pomiaru. Muszę jednak stwierdzić, że wszystkie tranzystory jakie zostały poddane pomiarowi i/lub selekcji z wykorzystaniem adaptera zachowywały się prawidłowo w budowanych układach.
    Zdecydowanie były "o niebo" lepsze od tych niezmierzonych!

Jeśli jesteś zainteresowany tym co jeszcze udało mi się zrobić z lutownicą w ręku zapraszam do Warsztatu krótkofalowca.