三極管晶體(ti) 管開關(guan) 電路設計

TTL晶體(ti) 管開關(guan) 電路按驅動能力分為(wei) 小信號開關(guan) 電路和功率開關(guan) 電路；按晶體(ti) 管連接方式分為(wei) 發射極接地（PNP晶體(ti) 管發射極接電源）和射級跟隨開關(guan) 電路

1. 發射極接地開關(guan) 電路
1.1 ：

NPN型和PNP型基本開關(guan) 電路圖

上麵的基本電路離實際設計電路還有些距離：由於(yu) 晶體(ti) 管基極電荷存儲(chu) 積累效應使晶體(ti) 管從(cong) 導通到斷開有一個(ge) 過渡過程（當晶體(ti) 管斷開時，由於(yu) R1的存在，減慢了基極電荷的釋放，所以Ic不會(hui) 馬上變為(wei) 零）。也就是說發射極接地型開關(guan) 電路存在關(guan) 斷時間，不能直接應用於(yu) 中高頻開關(guan) 。

1.2 實用的NPN型和PNP型開關(guan) 原理圖1

 

基本原理：當晶體(ti) 管突然導通（IN信號突然發生跳變），C1瞬間短路，為(wei) 三極管快速提供基極電流，這樣加速了晶體(ti) 管的導通。當晶體(ti) 管突然關(guan) 斷（IN信號突然發生跳變），C1也瞬間導通，為(wei) 卸放基極電荷提供一條低阻通道，這樣加速了晶體(ti) 管的關(guan) 斷。C通常取值幾十到幾百皮法。電路中R2是為(wei) 了保證沒有IN輸入高電平時三極管保持關(guan) 斷狀態；R4是為(wei) 了保證沒有IN輸入低電平時三極管保持關(guan) 斷狀態。R1和R3是基極電流限流用。

1.3 實用的NPN型開關(guan) 原理圖2（消特基二極管鉗位）：

 

消特基二極管鉗位NPN型三極管開關(guan) 電路圖

基本原理：由於(yu) 消特基二極管Vf為(wei) 0.2至0.4V比Vbe小，所以當晶體(ti) 管導通後大部分的基極電流是從(cong) 二極管然後通過三極管到地的，這樣流到三極管基極的電流就很小，積累起來的電荷也少，當晶體(ti) 管關(guan) 斷（IN信號突然發生跳變）時需要卸放的電荷少，關(guan) 斷自然就快。

1.4 實際電路設計
在實際電路設計中需要考慮三極管Vceo,Vcbo等滿足耐壓，三極管滿足集電極功耗；通過負載電流和Hfe（取三極管最小Hfe來計算）計算基極電阻（要為(wei) 基極電流留0.5至1倍的餘(yu) 量）。注意消特基二極管反向耐壓。
2. 發射極跟隨開關(guan) 電路

 

基本原理：發射極跟隨的優(you) 點就是開關(guan) 速度快，可應用於(yu) 中高頻信號的開關(guan) ；R2不能太，大了電路容易受幹擾；當然也不能太小，否則白白浪費前級的驅動能力。基極不需要限流電阻了，因為(wei) 負載電流除以Hfe就是基極電流，三極管會(hui) 自動向上級所取這麽(me) 大的電流。
3. 功率開關(guan) 電路
上麵說到的開關(guan) 電路適用於(yu) 小功率開關(guan) ，當負載電流較大時，有兩(liang) 個(ge) 辦法解決(jue) ：一是選擇高Hfe管，這樣就利於(yu) 前級提供基極電流；另外一個(ge) 辦法就是使用達林頓連接方式把兩(liang) 個(ge) 三極管串起來，這樣Hfe=Hfe1*Hfe2，也利於(yu) 前級提供基極電流。

使用達林頓連接方式時請注意：基極和發射極電位差1.2至1.4伏；計算後管集電極功耗時使用的管壓降不再是它的Vce(Sat)而是它的Vbe，也就是0.6至0.7伏。