L’array Darlington non è efficiente quanto un MOSFET per il controllo dei motori passo-passo principalmente a causa della maggiore tensione di saturazione e dissipazione di potenza. I transistor Darlington hanno una caduta di tensione (V_CE(sat)) maggiore rispetto ai MOSFET, il che si traduce in perdite di potenza più elevate e efficienza ridotta se utilizzati per azionare motori passo-passo. I MOSFET, d’altro canto, hanno in genere una resistenza nello stato attivo (R_DS(on)) molto più bassa, con conseguenti cadute di tensione inferiori e una migliore efficienza nelle applicazioni di commutazione come il controllo dei motori passo-passo. Questa differenza di efficienza diventa significativa soprattutto a correnti e velocità più elevate, dove la dissipazione di potenza può influire sulle prestazioni e sull’affidabilità.
Esistono diversi svantaggi associati alle coppie Darlington che li rendono meno adatti per determinate applicazioni rispetto ad altre configurazioni di transistor come i MOSFET. Uno dei principali svantaggi è la maggiore tensione di saturazione (V_CE(sat)), che porta a una maggiore dissipazione di potenza e generazione di calore. Ciò può limitarne l’efficienza e le prestazioni, in particolare nelle applicazioni che richiedono corrente elevata o commutazione ad alta velocità. Inoltre, le coppie Darlington hanno una velocità di commutazione più lenta rispetto ai MOSFET, il che può influenzare il tempo di risposta e le prestazioni dinamiche nel controllo dei motori passo-passo e in altre applicazioni a commutazione rapida.
La connessione Darlington, che prevede la messa in cascata di più transistor per aumentare il guadagno di corrente, non è preferibile per più di due stadi principalmente a causa della tensione di saturazione composta e della velocità ridotta. Ogni stadio aggiuntivo aumenta la tensione di saturazione complessiva (V_CE(sat)) e può ridurre la velocità di commutazione e l’efficienza del circuito. Questa limitazione rende le connessioni Darlington meno adatte per applicazioni che richiedono controllo preciso, alta velocità o bassa dissipazione di potenza, come il controllo di motori passo-passo dove è essenziale una commutazione rapida ed efficiente.
L’efficienza di un motore passo-passo può essere bassa a causa di diversi fattori, tra cui perdite di potenza negli avvolgimenti del motore, perdite per attrito e inefficienze nell’elettronica del driver. I motori passo-passo funzionano energizzando sequenzialmente le bobine per muoversi in passi discreti, che possono essere meno efficienti dal punto di vista energetico rispetto ai motori a rotazione continua. L’elettronica inefficiente dei driver, come quelli che utilizzano componenti con elevata resistenza allo stato attivo o scarsa gestione termica, può ulteriormente contribuire a ridurre l’efficienza complessiva. Il miglioramento dell’efficienza dei motori passo-passo spesso implica l’ottimizzazione dei circuiti di pilotaggio, la selezione di configurazioni appropriate degli avvolgimenti del motore e la riduzione al minimo delle perdite nei componenti elettrici e meccanici.
La differenza fondamentale tra un transistor e una coppia Darlington risiede nella loro configurazione e caratteristiche. Un transistor si riferisce tipicamente a un singolo dispositivo a semiconduttore che amplifica o commuta i segnali elettronici. È composto da tre terminali: emettitore, base e collettore. Al contrario, una coppia Darlington è una configurazione di due transistor a giunzione bipolare (BJT) collegati in modo tale che il guadagno di corrente (h_FE) della coppia sia il prodotto dei guadagni dei due transistor. Questa configurazione fornisce un guadagno di corrente più elevato rispetto a un singolo transistor, ma a scapito di una tensione di saturazione più elevata e di una velocità di commutazione più lenta. Le coppie Darlington vengono utilizzate in applicazioni in cui è richiesto un elevato guadagno di corrente, ma sono meno efficienti in termini di dissipazione di potenza e velocità rispetto ai singoli transistor o MOSFET.