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三极管怎么实现开关功能的

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-04-09 浏览:-

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三极管除了可以当做交流信号放大器之外,也可以作为开关使用。当然了,三极管做开关时,与一般的机械开关在动作原理上不同,三极管做开关具有机械开关所没有的特点。

三极管开关电路在现在电子设计中非常常见,其主要原理是利用三极管工作在饱和状态和截止状态时三极管本身处于导通和断开状态。

三极管开关电路安驱动能力可分为小信号开关电路和功率开关电路;按照三极管的连接方式可分为发射极接地(NPN晶体管发射极接电源)和射极跟随开关电路。

一、发射极接地开关电路

下图分别画出了NPN和PNP型三极管基本开关原理图。该电路的工作原理很容易可以看出来,对于NPN型三极管来说,当IN为低电平时,三极管处于截止状态,OUT被拉至高电平,当IN为高电平时,三极管导通并处于饱和状态,OUT被拉到低电平。

这个电路存在一个缺陷:由于三极管基极电荷存储积累效应,导致三极管从导通到断开有一个过渡过程,即三极管不能够立即从导通状态进入断开状态,而是会有一个延迟时间。因此这种开关电路存在关断时间,不适合在工作于中高频开关状态。

开关三极管

二、实用的NPN型和PNP型三极管开关电路

下图是实用的NPN型和PNP型三极管开关电路,我们可以看出,这个电路实在基本开关电路基础上增加了一个电容,这个电容一般称为加速电容,具体原理是:当输入电流IN突然发生跳变(从零到导通),电容瞬间短路,这样电流就绕过电阻直接加到三极管的基极,这样就加快了三极管的导通时间,同样的,当输入电流突然没有(从有电流变为零),电容同样瞬间短路,为基极电荷的泄放提供一条低阻通道,这就加快了三极管的关断。

开关三极管

三、利用肖特基二极管的钳位功能实现的开关电路

见下图,三极管导通后大部分的基极电流从二极管通过三极管到地,这样流到三极管基极的电流就很小,累积电荷也就很少,因此三极管关断时需要泄放的电荷少了,关断时间就会很快。

开关三极管

四、三极管开关与机械开关的比较

(1)三极管开关没有机械触点,因此不必考虑触点的磨损,可以使用无限多次,一般的机械式开关,由于接点磨损,顶多只能使用数百万次左右,而且其接点易受污损而影响工作,因此无法在脏乱的环境下运作。(2)三极管开关的动作速度比机械开关的速度快,一般机械开关的导通和断开时间是以毫秒 (ms)来计算的,三极管开关则以微秒(μs)为单位。(3)三极管开关没有抖动现象。一般的机械式开关在导通的瞬间会有快速的连续启闭动作,然后才能逐渐达到稳定状态。

(4)利用三极管开关来驱动电感性负载时,在开关开启的瞬间,不致有火花产生。反之,当机械式开关开启时,由于瞬间切断了电感性负载样 上的电流,因此电感之瞬间感应电压,将在接点上引起弧光,这种电弧非但会侵蚀接点的表面,亦可能造成干扰或危害。

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