三極體做開關的常用電路畫法及使用誤區

三極管,全稱應為半導體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號, 也用作無觸點開關。晶體三極管,是半導體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN結,兩個PN結把整塊半導體分成三部分,中間部分是基區,兩側部分是發射區和集電區,排列方式有PNP和NPN兩種。它經常在開關中被應用,下文介紹三極管做開關的常用電路畫法及使用誤區。

三極管做開關的常用電路一

圖一的a 電路用的是NPN管,注意蜂鳴器接在三極管的集電極,驅動信號可以是常見的3.3V或者5VTTL,高電平開通,電阻按照經驗法可以取4.7K。例如a電路,開通時假設為高電平5V,基極電流Ib=(5V-0.7V)/4.7K=0.9mA,可以使三極管完全飽和。b 電路用的是PNP管,同樣把蜂鳴器接在三極管的集電極,不同的是驅動信號是5V的TTL電平。以上這兩個都可以正常工作,只要PWM驅動信號工作在合適的頻率,蜂鳴器(有源)都會發出最大的聲音。
三極管做開關的常用電路畫法及使用誤區

圖一

三極管做開關的使用誤區我們再來看圖二這兩個電路。驅動信號為3.3VTTL電平,而被驅動器件開通電壓需要5V。在3.3V的MCU電路中,不小心的話很容易就設計出這兩種電路,而這兩種電路都是錯誤的。先分析e電路,這是典型的“發射極正偏,集電極反偏”的放大電路,或者叫射極輸出器。當PWM信號為3.3V時,三極管發射極電壓為3.3V-0.7V = 2.6V,無法達到期望的5V。圖三f電路也是一個很失敗的電路,首先這個電路開通是沒有問題的,當驅動信號為低電平時,被驅動器件可以正常動作。然而這個電路是無法關斷的,當驅動信號PWM為3.3V高電平的時候,Ube = 5V - 3.3V = 1.7V仍然可以使三極管開通,於是無法關斷。在這裡,有人會說用過這個電路,沒有問題啊,而且MCU的電壓也是3.3V。我說你用的肯定是OD(開漏)驅動方式,而且是真正的OD或者是5V容忍的OD,比如STM32的很多IO口都可以設置為5V容忍的OD驅動方式(但是有些是不行的)。當驅動信號為OD門驅動方式時,輸出高電平,信號就變成了高阻態,流過基極的電流為零,三極管可以有效關斷,這個時候f電路依然有效。
三極管做開關的常用電路畫法及使用誤區

圖三

三極管做開關的最優電路
三極管做開關的常用電路畫法及使用誤區

圖4

綜合以上幾種電路的情況分析,得到圖四這兩種個人認為是最優的驅動電路,與圖一不同的是,圖四在基極與發射極之間多加了一個100K的電阻,這個電阻也是有一定作用的,可以讓三極管有一個已知的默認狀態。當輸入信號去除的時候,三極管還處於關斷狀態。在安全和穩定的方面考慮,多加的這個電阻還是很有必要的,或者說可以讓三極管工作在更好的開關狀態。

文章素材來自互聯網
​​


分享到:


相關文章: