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揭秘:三极管开关电路设计详细过程
时间:2011-03-10 1133 次阅读 【网友评论 0 条 我要评论】 收藏
三极管除了可以当做交流信号放大器之外,也可以做为开关之用。严格说起来,三极管与一般的机械接点
式开关在动作上并不完全相同,但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图 1 所示,即为三极管电子
开关的基本电路图。由下图可知,负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电
流的回路上。
输入电压 Vin 则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作,当三极管呈开启状态时,负载电
流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。详细的说,当 Vin 为低电压时,由于基极
没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三
极管乃胜作于截止(cut off)区。
同理,当 Vin 为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被
导通,而相当于开关的闭合,此时三极管乃胜作于饱和区(saturation)。
一、三极管开关电路的分析设计
由于对硅三极管而言,其基射极接面之正向偏压值约为 0.6 伏特,因此欲使三极管截止,Vin 必须低于
0.6 伏特,以使三极管的基极电流为零。通常在设计时,为了可以更确定三极管必处于截止状态起见,往
往使 Vin 值低于 0.3 伏特。 (838 电子资源)当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截
止状态。欲将电流传送到负载上,则三极管的集电极与射极必须短路,就像机械开关的闭合动作一样。欲
如此就必须使 Vin 达到够高的准位,以驱动三极管使其进入饱和工作区工作,三极管呈饱和状态时,集
电极电流相当大,几乎使得整个电源电压 Vcc 均跨在负载电阻上,如此则 VcE 便接近于 0,而使三极管
的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下,根据奥姆定律三极管呈饱和时,其集电极电流应该为﹕
因此,基极电流最少应为: