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二極管
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    開(kāi)關(guān)電路中怎么計(jì)算三極管驅(qū)動(dòng)電阻
  • 開(kāi)關(guān)電路中怎么計(jì)算三極管驅(qū)動(dòng)電阻
  •   發(fā)布日期: 2021-11-24  瀏覽次數(shù): 2,480

     一、三極管基本介紹

      三極管是一種電流控制器件,可以作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān),經(jīng)常被用于開(kāi)關(guān)電路當(dāng)中,通過(guò)輸入信號(hào)來(lái)控制三極管的導(dǎo)通與斷開(kāi),進(jìn)而接通和切斷電路,三極管具有3個(gè)電極:發(fā)射極(E)、集電極(C)、基極(B)。按PN結(jié)的組合方式,三極管分PNP型跟NPN型。按本征半導(dǎo)體材料的不同,有硅管和鍺管之分。

      三極管有截止、線性放大、飽和3種工作狀態(tài),作為開(kāi)關(guān)作用,三極管工作在截止和飽和狀態(tài),對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)跟閉合。

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      1)截止?fàn)顟B(tài):當(dāng)三極管基極偏置電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓,基極電流Ib=0時(shí),集電極Ic和發(fā)射極Ie沒(méi)電流(或只有微弱的弱電電流)通過(guò),此時(shí)三極管失去了電流放大作用,我們稱(chēng)三極管工作在截止?fàn)顟B(tài),CE極之間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)。

      2)飽和狀態(tài):當(dāng)三極管基極偏置電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓,基極電流增大到一定數(shù)值時(shí),集電極電流Ic基本上不再隨著基極電流Ib的變化而變化,而是趨近于某一定值,這種現(xiàn)象稱(chēng)為飽和狀態(tài)。此時(shí)三極管失去電流放大作用,集電極和發(fā)射極之間的電壓很小,三極管處于導(dǎo)通狀態(tài),相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。

    ? ? ? ? 三極管開(kāi)關(guān)電路,是根據(jù)三極管的參數(shù)及開(kāi)關(guān)特性,用于電路組成形勢(shì)及驅(qū)動(dòng)功率綜合考慮設(shè)計(jì)而成,。
    驅(qū)動(dòng)電阻的大小選擇,是根據(jù)開(kāi)關(guān)三極管的放大倍數(shù)和驅(qū)動(dòng)功率的大小來(lái)選擇!既能安全可靠地讓三極管工作于飽和狀態(tài),又能讓三極管有效地工作于截止?fàn)顟B(tài)。
    三極管作為開(kāi)關(guān)元件,就是讓三極管工作在飽和與截止兩個(gè)狀態(tài),截止?fàn)顟B(tài)好處理,只要切斷基極電流就可以了,飽和狀態(tài)要選取多大的限流電阻呢,首先要確定最大集電極電流,即開(kāi)關(guān)負(fù)載的工作電壓與負(fù)載的電阻比值,最大工作電流除以三極管的放大倍數(shù),就是基極工作電流,為基極提供電流的電壓,除以基極電流,就是基極限流電阻的值,如果控制電流大,比如有幾安,就要用大電流三極管,如果控制端是coms芯片,輸出電流只有1毫安以?xún)?nèi),這時(shí)就要用大電流達(dá)林頓管來(lái)做并關(guān)元件,或者加一個(gè)三極管與開(kāi)關(guān)三極管聯(lián)級(jí),提高放大系數(shù),保證以小電流控制大電流開(kāi)關(guān)。

    分析電路圖:

    a: LED正常工作時(shí)壓降2V,電流20mA;這時(shí)選取電阻為R3= 150歐
    b: 找到三極管數(shù)據(jù)手冊(cè)


    當(dāng)Ic=20mA,Vce=5V時(shí),Ib=160uA;
    把壓降考慮進(jìn)去的話,如果基極電壓為5V,那么R1=(5-0.7)/0.00016 = 26.8K
    考慮到基極電流Ib為臨界值,所以要確保三極管工作在飽和區(qū) Ib = 1.5Ib = 240uA;
    此時(shí) R1=(5-0.7)/0.00024 = 18K;
    所以R1<=18K時(shí)三極管飽和狀態(tài)。(注意:電阻不能太小,以避免流經(jīng)基極電流過(guò)大)

    有小伙伴提問(wèn),基極并聯(lián)電阻R2阻值如何去算,我也是翻閱了一下模電,沒(méi)找到相關(guān)知識(shí)點(diǎn),根據(jù)自己的理解,應(yīng)該是為了運(yùn)用了分壓電路,使得分壓電阻的值分的的最小電壓為0.7V。

    首先應(yīng)知道基極并聯(lián)電阻的作用及原理:
    發(fā)射結(jié)電壓電流特性呈現(xiàn)很強(qiáng)的非線性,PN結(jié)兩端電壓在0.3V以下時(shí)幾乎沒(méi)有電流流過(guò)PN結(jié)。該并聯(lián)電阻卻是線性的,電流與兩端電壓成正比。故前級(jí)輸出電流較小時(shí)幾乎全部從電阻流過(guò),電流大到電阻兩端電壓達(dá)到發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓時(shí)才會(huì)有電流從發(fā)射結(jié)流過(guò),且電流繼續(xù)增加時(shí)發(fā)射結(jié)中電流增加得比電阻中電流增加得更快。所以并聯(lián)電阻可以避免小電流流過(guò)發(fā)射結(jié)造成誤動(dòng)作。

    1、電阻并聯(lián)于發(fā)射結(jié)兩端,目的是避免微小電流流入該管基極時(shí)該管誤導(dǎo)通。

    2、因?yàn)镃B之間都會(huì)有穿透電流,這個(gè)電流的大小與工藝等有關(guān),它是隨溫度急劇增大的(指數(shù)關(guān)系),當(dāng)在低溫場(chǎng)合,現(xiàn)在的三極管工藝基本把Icbo做得足夠小,電路中可以不考慮它。但是,當(dāng)溫度升高后,它的影響就大了,以至于電路無(wú)法工作的程度。增加基極的并聯(lián)電阻,對(duì)于工作溫度范圍較寬的場(chǎng)合下效果非常明顯。

    如上面的例子,假設(shè)要使三極管導(dǎo)通,那么基極電壓應(yīng)大于0.7V,假設(shè)Signal = 5V,所以根據(jù)分壓原理有
    [R2/(R1+R2)]*5=0.7,那么當(dāng)R1 = 10K時(shí),R2為1.6K,R2最小為1.6K。為了使開(kāi)關(guān)更穩(wěn)定我們盡可能的使R2的阻值大。
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