三極管開關電路使用經驗圖文分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-07-20
今天分享一下使用三極管的一些經驗以及一些常見的誤區,可以減少在電路設計的過程中一些不必要的麻煩。
下面來看幾個三極管做開關的常用電路畫法,幾個例子都是蜂鳴器作為被驅動器件。
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,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。
圖二的這兩個電路相比圖一來說,最大的區別在于被驅動器件接在三極管的發射極。同樣看c電路,開通時假設為高電平5V ,基極電流Ib=(5V-0.7V-UL)/4.7K ,其中UL為被驅動器件上的壓降。
可以看到,同樣取基極電阻為4.7K ,流過的基極電流會比圖一a電路的要小,小多少要看UL是多少。如果UL比較大,那么相應的Ib就小,很有可能導致三極管無法工作在飽和狀態，使得被驅動器件無法動作。
有人會說把基極電阻減小就可以了呀,可是被驅動器件的壓降是很難獲知的,有些被驅動器件的壓降是變動的,這樣一來基極電阻就較難選擇合適的值,阻值選擇太大就會驅動失敗,選擇太小,損耗又變大。
所以,在非不得已的情況下,不建議選用圖二的這兩種電路。
再來看圖三這兩個電路。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,于是無法關斷。在這里,有人可能會說用過這個電路,沒有問題啊,而且MCU的電壓也是3.3V。
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I0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。
綜合以上幾種電路的情況分析,得到圖四這兩種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,三極管還處于關斷狀態。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。
三極管作為開關器件,雖然驅動電路很簡單,要使電路工作更加穩定可靠,還是不能掉以輕心。為了不容易出錯,建議是優先采用圖四的電路,盡量不采用圖二的電路,避免使用圖三的工作狀況。
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