發布日期：2022-10-09 點擊率：64
【導讀】在數字電路設計的中，通常會遇到三極管，在使用的過程中，如果電路設計不當，三極管無法工作在正常的開關狀態，就達不到預期的目的，有時就是因為這些小小的錯誤而導致重新打板，導致浪費。一位工程師分享了自己使用三極管的一些經驗以及一些常見的誤區給大家，在電路設計的過程中可以減少一些不必要的麻煩。
在數字電路設計的中，往往需要把數字信號經過開關擴流器件來驅動一些蜂鳴器、LED、繼電器等需要較大電流的器件，用得最多的開關擴流器件要數三極管。然而在使用的過程中，如果電路設計不當，三極管無法工作在正常的開關狀態，就達不到預期的目的，有時就是因為這些小小的錯誤而導致重新打板，導致浪費。本人在這個方面就吃過虧，所以把自己使用三極管的一些經驗以及一些常見的誤區給大家分享一下，在電路設計的過程中可以減少一些不必要的麻煩。
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，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。
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。
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我們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。
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，個人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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