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三极管做开关的常用电路画法及使用误区

2018年01月10日 14:45 88lifa利发国际娱乐整理 作者: 用户评论(0
三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号, 也用作无触点开关。晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。它经常在开关中被应用,下文介绍三极管做开关的常用电路画法及使用误区。

三极管做开关的常用电路一

图一的a 电路用的是NPN管,注意蜂鸣器接在三极管的集电极,驱动信号可以是常见的3.3V或者5VTTL,高电平开通,电阻按照经验法可以取4.7K。例如a电路,开通时假设为高电平5V,基极电流Ib=(5V-0.7V)/4.7K=0.9mA,可以使三极管完全饱和。b 电路用的是PNP管,同样把蜂鸣器接在三极管的集电极,不同的是驱动信号是5V的TTL电平。以上这两个都可以正常工作,只要PWM驱动信号工作在合适的频率,蜂鸣器(有源)都会发出最大的声音。 三极管做开关的常用电路画法及使用误区 图一

三极管做开关的常用电路二

图一的a 电路用的是NPN管,注意蜂鸣器接在三极管的集电极,驱动信号可以是常见的3.3V或者5VTTL,高电平开通,电阻按照经验法可以取4.7K。例如a电路,开通时假设为高电平5V,基极电流Ib=(5V-0.7V)/4.7K=0.9mA,可以使三极管完全饱和。b 电路用的是PNP管,同样把蜂鸣器接在三极管的集电极,不同的是驱动信号是5V的TTL电平。以上这两个都可以正常工作,只要PWM驱动信号工作在合适的频率,蜂鸣器(有源)都会发出最大的声音。 三极管做开关的常用电路画法及使用误区 图二

三极管做开关的使用误区

我们再来看图三这两个电路。驱动信号为3.3VTTL电平,而被驱动器件开通电压需要5V。在3.3V的MCU电路中,不小心的话很容易就设计出这两种电路,而这两种电路都是错误的。先分析e电路,这是典型的“发射极正偏,集电极反偏”的放大电路,或者叫射极输出器。当PWM信号为3.3V时,三极管发射极电压为3.3V-0.7V = 2.6V,无法达到期望的5V。图三f电路也是一个很失败的电路,首先这个电路开通是没有问题的,当驱动信号为低电平时,被驱动器件可以正常动作。然而这个电路是无法关断的,当驱动信号PWM为3.3V高电平的时候,Ube = 5V - 3.3V = 1.7V仍然可以使三极管开通,于是无法关断。在这里,有人会说用过这个电路,没有问题啊,而且MCU的电压也是3.3V。我说你用的肯定是OD(开漏)驱动方式,而且是真正的OD或者是5V容忍的OD,比如STM32的很多IO口都可以设置为5V容忍的OD驱动方式(但是有些是不行的)。当驱动信号为OD门驱动方式时,输出高电平,信号就变成了高阻态,流过基极的电流为零,三极管可以有效关断,这个时候f电路依然有效。 三极管做开关的常用电路画法及使用误区 图三

三极管做开关的最优电路

三极管做开关的常用电路画法及使用误区
图四
综合以上几种电路的情况分析,得到图四这两种个人认为是最优的驱动电路,与图一不同的是,图四在基极与发射极之间多加了一个100K的电阻,这个电阻也是有一定作用的,可以让三极管有一个已知的默认状态。当输入信号去除的时候,三极管还处于关断状态。在安全和稳定的方面考虑,多加的这个电阻还是很有必要的,或者说可以让三极管工作在更好的开关状态。
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( 发表人:李建兵 )

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