如何解决三极管开关出现的延迟问题?

Doris-萌


三极管工作于高速开关状态时,其输入端输入控制脉冲后,输出端状态的改变会滞后一段时间,之所以出现这种情况是由于三极管极间电容的充放电所致。下面我们来介绍一下如何减小三极管高速开关应用时的开关延迟问题。

▲ 三极管开关电路。

上图是一个简单的三极管开关电路,只要Vin端为高电平,三极管VT即可导通;Vin端为低电平(幅度<0.4V),VT即可截止。在低速开关应用(每秒开关几千次)时,三极管极间电容对开关的延迟可以忽略不计,但若是每秒开关几十万次,此时三极管极间电容的影响就不能忽略了。

我们知道,三极管发射结、集电结及c-e两极之间皆存在着pF级的极间电容,在高速开关应用时,三极管的这些极间电容的充放电会影响管子的开关速度,譬如上图中,三极管发射结的电容Cbe与发射结为并联关系,若Vin端输入的是高速开关信号,此时Vin端的信号想加到VT的发射结,必须先对Cbe充电,这样便导致VT发射结电压不能跟着Vin信号马上变化,从而导致三极管出现开关延迟。▲ 带有加速电容的三极管开关电路。

减小三极管开关延迟问题,一般有两种方法:一是选用高频性能好的高频管或开关三极管作为开关管,这类三极管的极间电容通常都远小于低频管,适用于高速开关电路。不过,现在的高速开关三极管型号很少(以前常用的开关管有3CK2、3DK4),一般选用特征频率fT大的高频管即可。二是像上图所示电路一样,在三极管的基极电阻上并联一个加速电容C,这样在控制脉冲到来的瞬间,由于C两端电压为零,VT的发射结可以快速获得脉冲信号而导通,从而减小了Cbe的影响。加速电容C一般选用数百pF到数nF的高频电容。另外,三极管高速开关应用时,其基极电阻R亦不能取值过大,否则会增加Cbe的充放电时间,从而影响开关速度。


创意电子DIY分享


可以在偏置电阻两端并联一个合适的加速电容。


分享到:


相關文章: